Naukowcy opublikowali prostą sztuczkę, która poprawia dokładność technik pomagających zrozumieć, w jaki sposób zmienne zewnętrzne – takie jak temperatura – wpływają na aktywność genów u roślin.

„Tak naprawdę mamy tu dwa wkłady” – mówi Colleen Doherty, autorka korespondencyjna artykułu na temat tej pracy oraz profesor nadzwyczajny biochemii molekularnej i strukturalnej na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej. „Po pierwsze, zwracamy uwagę na problem, z którym wielu z nas, w społeczności badaczy roślin, nie znało problemu, a także podkreślamy jego rozwiązanie. Po drugie, pokazaliśmy, że zajęcie się tym problemem może znacząco zmienić nasze zrozumienie aktywności genów u roślin.”

Chodzi o technikę zwaną analizą seq RNA, która jest wykorzystywana do pomiaru zmian w aktywności genów – tj. kiedy geny aktywnie dokonują transkrypcji w celu wytworzenia białek.

„Korzystamy z analizy seq RNA, aby ocenić, jak rośliny reagują na różne bodźce lub zmiany w środowisku” – mówi Doherty. „Jest szeroko stosowany, ponieważ jest stosunkowo łatwym i niedrogim sposobem monitorowania reakcji roślin”.

Na przykład badacze mogą wykorzystać analizę seq RNA, aby sprawdzić, które geny włączają się, gdy roślina doświadcza warunków suszy, co następnie wpływa na rozwój nowych odmian roślin odpornych na suszę.

Istnieje jednak szczególne wyzwanie związane z analizą seq RNA, na które Doherty i jej współpracownicy natknęli się przez przypadek.

„Monitorowaliśmy, jak rośliny reagują na różne temperatury o różnych porach dnia i otrzymane wyniki były bardzo rozbieżne” – mówi Doherty. „Początkowo myśleliśmy, że możemy zrobić coś złego. Jednak kiedy zaczęliśmy się temu przyglądać, dowiedzieliśmy się, że u zwierząt i drożdży obserwuje się globalne zmiany w transkrypcji zależne od zmiennych takich jak pora dnia czy brak azotu”.

Innymi słowy, badacze chcą zobaczyć, jak określone zmienne – takie jak podwyższona temperatura – wpływają na transkrypcję w określonych genach. Istnieją jednak pewne zmienne – takie jak pora dnia – które mogą zwiększać lub zmniejszać transkrypcję we wszystkich genach. Może to pozbawić badaczy możliwości wyciągania wniosków na temat konkretnych zmiennych, które chcą badać.

„Na szczęście odkryliśmy, że problem ten jest na tyle dobrze ugruntowany wśród badaczy zajmujących się gatunkami innymi niż rośliny, że opracowali metodę jego wyjaśnienia, zwaną sztucznym domieszką” – mówi Doherty. „Te i podobne techniki były stosowane w naukach o roślinach w innych kontekstach oraz przy stosowaniu starszych technik i technologii. Jednak z jakiegoś powodu nasza dziedzina nie włączyła sztucznych dodatków do naszej metodologii, kiedy przyjęliśmy analizę sekwencji RNA”.

Sztuczne domieszki wykorzystują fragmenty obcego RNA, które nie przypominają niczego w genomie rośliny, co oznacza, że ​​obcy RNA nie zostanie pomylony z niczym, co wytwarza sama roślina. Badacze wprowadzają obcy RNA do procesu analizy na początku eksperymentu. Ponieważ globalne zmiany w transkrypcji nie wpłyną na obcy RNA, można je wykorzystać jako stały punkt odniesienia, który pozwala naukowcom określić stopień, w jakim występuje ogólny wzrost lub spadek RNA wytwarzanego przez samą roślinę.

„Kiedy użyliśmy sztucznych dodatków, aby uwzględnić globalne zmiany w transkrypcji, odkryliśmy, że różnice między roślinami narażonymi na zmiany temperatury o różnych porach dnia były w rzeczywistości nawet większe, niż przewidywaliśmy” – mówi Doherty.

„Sztuczne domieszki dały nam dokładniejsze informacje i lepszy wgląd w to, jak rośliny zachowują się w nocy – ponieważ odkryliśmy, że globalna transkrypcja jest większa w nocy. Zanim zastosowaliśmy sztuczne domieszki, brakowało nam wielu co działo się w nocy.

„Sztuczne dodatki to eleganckie rozwiązanie problemu, o którym wielu z nas, zajmujących się badaniami nad roślinami, nawet nie wiedziało, że istnieje” – mówi Doherty. „Jesteśmy optymistami, że ta technika poprawi dokładność analizy transkrypcji w różnorodnych warunkach, które mogą mieć wpływ na globalną transkrypcję u gatunków roślin. A to z kolei może pomóc naszej społeczności badawczej zdobyć nowy wgląd w badane przez nas gatunki.

„Nie opracowaliśmy tego rozwiązania – sztucznych dodatków – ale naprawdę mamy nadzieję, że znajdzie ono szersze zastosowanie w naukach o roślinach”.

Artykuł zatytułowany „Metoda normalizacji, która kontroluje obfitość całkowitego RNA wpływa na identyfikację genów o zróżnicowanej ekspresji, ujawniając stronniczość w stosunku do odpowiedzi wyrażanych rano” został opublikowany w ogólnodostępnym czasopiśmie The Plant Journal. Pierwszą autorką artykułu jest Kanjana Laosuntisuk, badaczka ze stopniem doktora w NC State. Współautorami artykułu są Amaranatha Vennapusa z Delaware State University, Impa Somayanda z Texas Tech University, Adam Leman z Good Food Institute oraz SV Krishna Jagadish z Texas Tech University i Kansas State University.

Źródło: ncsu.edu