Exogenous miRNAs induce post-transcriptional gene silencing in plants

Grundlagen der RNA Interferenz (RNAi) und miRNAs

Die RNA Interferenz ist eine Form der Genregulation und bewirkt, dass von einem bestimmten Gen weniger Protein gebildet wird. RNAi ist ein natürlicher Mechanismus und kommt in Pilzen, Pflanzen und Tieren vor. Es gibt verschiedene kurze, zielerkennenden RNAs, die den RNAi-Mechanismus auslösen. Unter anderem sind das die sogenannten microRNAs (miRNAs), die im Erbgut kodiert sind und der Zelle bzw. dem Organismus vor allem zur Genregulation dienen. Die miRNAs werden von der Zelle gebildet und bewirken, dass bestimmte Proteine weniger gebildet werden.

Ergebnisse der Studie von Betti et al.

Es ist bekannt, dass miRNAs in Pflanzen sowohl innerhalb der Zelle, in der sie gebildet werden, wirken als auch zwischen den pflanzlichen Zellen ausgetauscht werden können. Schlussendlich können miRNAs durch die gesamte Pflanze transportiert werden und innerhalb verschiedener Zellen wirken. Die vorliegende Studie untersucht die immer noch offene Frage, ob miRNAs auch zwischen benachbarten Pflanzen ausgetauscht werden und ob diese in der Empfängerpflanze wirken können.

Dafür verwenden die WissenschaftlerInnen die Modellpflanze Arabidopsis thaliana und kultivierten zwei Pflanzen in einer gemeinsamen Nährstofflösung. Eine der beiden Pflanzen bildet verstärkt eine ganz bestimmte miRNA, die andere Pflanze ist ein Wildtyp. Die Pflanze, welche verstärkt miRNAs bildet, gibt diese an das Nährmedium ab. Diese miRNAs werden dann von der benachbarten Wildtyp-Pflanze aufgenommen und führen in dieser zu einer verminderten Genregulation der jeweiligen Zielgene. Das verändert den Phänotyp der Wildtyp-Pflanzen: In den Wildtyp-Pflanzen wurde der Blühzeitpunkt verzögert, was bekanntermaßen durch die spezifische miRNA ausgelöst wird.

Pflanzen können also untereinander mit Hilfe von miRNAs kommunizieren und sich so wahrscheinlich vor bestimmten Stressbedingungen warnen. Die Ergebnisse stammen jedoch ausschließlich aus experimentellen Bedingungen in Hydrokulturen. Ob diese Art der Kommunikation auch unter natürlichen Bedingungen auftritt, wurde in der Studie nicht untersucht. Außerdem bleibt unklar, wie genau die miRNAs ausgetauscht werden und wie sie durch die Empfängerpflanzen aufgenommen werden.