Umlčování exprese transgenů v rostlinách bramboru a v buněčné linii tabáku BY-2

Abstract

Náhodný objev RNA interference před pár desítkami let u rostlin a její následné popsání Firem et al. v roce 1998 znamenal doslova revoluci v molekulární biologii a řadě dalších oborů. Výzkumníci odkryli rozsáhlý a nečekaný mechanizmus regulace genové exprese na mnoha úrovních u téměř všech studovaných eukaryot. Prvotní studie u rostlin odhalily umlčování exprese z vnějšku dodaných genů i příslušných endogenů. Brzy bylo tedy jasné, že tento proces neslouží organizmům pouze v obraně před viry, ale i před mobilními genetickými elementy a k regulaci vlastních genů. Společným jmenovatelem všech mechanizmů RNAi je dvouvláknová RNA, která je štěpena na malé RNA. Ty pak řídí v součinnosti s řadou dalších proteinů buď štěpení částečně či plně komplementární mRNA či blokují její translaci v procesu posttranskripčního umlčování (PTGS), nebo se v procesu RNA řízené metylace DNA (RdDM) podílejí na umlčování genů na transkripční úrovni doprovázené remodelací chromatinu. Mechanizmy RNAi se uplatňují i při transformaci rostlin, kdy způsobují v odvozených liniích značnou variabilitu a nestabilitu v expresi vnesených genů. Řada biotechnologických postupů ovšem vyžaduje dlouhodobou definovanou a stabilní expresi transgenu, kterou právě RNAi znesnadňuje. Hlavním cílem diplomové práce bylo posoudit vliv vybraných...

Accidental discovery of RNA interference in plants a few decades ago and its description by Fire et al. (1998) brought a real revolution in molecular biology and in many other branches of biology. Researchers have uncovered a large and unexpected mechanism of regulation of gene expression at many levels in almost all studied eukaryotes. The first studies have revealed silencing of both exogenous and endogenous genes in plants. So, it soon became clear that this process serves to organisms not only in the defense against viruses, but also against mobile genetic elements as well as in modulation of expression own genes. The key role in all RNAi mechanisms is played by dsRNA that is processed into small RNAs. In association with a number of other proteins, small RNAs can direct either cleavage of complementary or nearly complementary mRNAs or block their translation in the process of posttranscriptional gene silencing (PTGS). Additionaly, sRNAs can affect gene expression at transcriptional level via modifying DNA in a process called RNA dependent DNA methylation (RdDM). In plant transformation, RNAi cause variability amongst transgene lines and instability in the expression of introduced genes, which complicates the use of transgenic lines, because many biotechnological approaches require a defined...