Úvod (moc rozvláčné, možno přeskočit)
RNA, neboli kyselinu ribonukleovou, jsme dříve chápali jako nějakého pasivního přiblblíka, který neumí nic jiného, než jen přenášet instrukce z jádra buňky, a tak jsme jí dali jméno poslíček mRNA. Popravdě řečeno,  přenášení instrukcí z jádra do cytoplasmy jí jde opravdu dobře a podle mRNA se instrukce z genů uvádějí v ribozomech do života.
Kromě pasivní role pošťáka toho RNA ale umí daleko více. Kousky RNA totiž fungují i jako enzymy, což jsou vlastnosti, o kterých jsme si mysleli, že je mají jen bílkoviny. Proto se nyní domníváme, že v rané fázi vývoje života to byly právě molekuly RNA, které sloužily jako hlavní biologické katalyzátory. Když to shrneme odbornou fyziologickou mluvou, tak krátké úseky RNA fungují jako ribozym (prosím neplést s ribozomem). Ribozom je organela zajišťující podle instrukce tvorbu proteinu, kdežto zde zmíněný ribozym je krátký řetězec RNA s katalytickou neboli enzymatickou funkcí.

Zvětšit obrázek

Pokusy s ovlivněním dlouhověkosti probíhaly na dobře zmapovné rostlině huseníčku. „Affymetrix station“ analyzoval aktivitu všech jeho 23 000 genů současně.

Titěrné kousky RNA (zbytečně moc ze široka, rovněž možno vynechat)

Genetik se na věc dívá jinak než fyziolog a pod pojmem krátký úsek RNA si představí buďto siRNA, nebo mikroRNA. Moc velký rozdíl v tom není. V obou případech jde téměř o nicotnosti připomínající spíše zbytky po rozpadlém „pořádném řetězci“. Mluvíme o úsecích ribonukleové kyseliny o délce 21 až 23 písmen genetického kódu (bází).
V případě siRNA, česky  „malá interferující RNA“ , anglicky  „small interfering RNA“,  jde o chemicky syntetizované kousky RNA, které jsou odvozeny od nějakého proteinu, který hodláme v buňce umlčet. V laboratoři se pak podle něj uměle připraví kousek řetězce, jenž perfektně zapadne do sekvence přirozené mRNA, podle které se ten protein v ribozomech sestavuje. To znamená, že můžeme být zlomyslní, a když si buňka v ribozomu vytváří protein podle mRNA, můžeme jí to zatrhnout. Jednoduše tak, že do ní vpravíme cílené „protikusy“. Našimi syntetickými kousky (siRNA) můžeme její poslíčkovskou mRNA matrici kdykoli změnit v nepoužitelný zmetek, který se rozpadne a buňka ho i „sešrotuje“. Výsledným efektem je umlčení genu.

Zvětšit obrázek

Kyselina jasmonová je rostlinným hormonem.

Takto umlčený  gen je zcela neporušen. Jaderná DNA funguje dál tak, jak má, a tvoří příslušnou mRNA. Navenek se ale buňka (buňky)  tváří, jako by daný gen vůbec neměly a začnou se podle toho chovat. Účinek těchto siRNA je tedy obdobný mutaci nebo genovému knokautu, což je termín pro poškození  a totální znefunkčnění genu. Zatímco genový knokaut je věc nevratná, proces vyřazení genu z činnosti pomocí siRNA, který je na principu RNA interference, je záležitost dočasná a vratná. RNA interference je další z termínů, který si razí cestu do našeho slovníku a v odborných časopisech se už používá jen její zkrácený termín a bez dalšího vysvětlování se píše o RNAi
 

MikroRNA nebo také miRNA jsou další termíny, kterými genetici rádi matou normální lidi. V tomto případě mají na mysli rovněž krátké úseky RNA. Tentokrát ale jde o kousky,  které se vyskytují v buňkách spontánně. Buňka si je tvoří sama. Jde tedy o produkt přirozeného procesu a geny pro tvorbu těchto kousků RNA, nazývaných mikroRNA, jsou také umístěny v DNA (podobně jako geny, podle nichž se tvoří třeba bílkoviny). Navzdory svým nepatrným rozměrům má mikroRNA v buňce významnou roli - rozhoduje o tom, na jaký plyn ten který gen pojede.
Zajímavé je, že na cílový gen většinou sekvence mikroRNA nesedí zcela přesně (jako je tomu v případě siRNA), nicméně přesto příslušnou mRNA vyváže a její vliv (respektive vliv příslušného genu v DNA) dokáže korigovat.  Na rozdíl od klasických genů se podle těchto úseků RNA  netvoří v ribozomech žádný protein, a proto se jim říká „nekódující RNA“. Organismus si tyto krátké úseky RNA (mikroRNA) tvoří právě proto, že geny umí jet jen na zapnuto a vypnuto. Jezdit jen na plný plyn anebo nic je ale pro život málo, a tak si funkce genů jemně dolaďujeme pomocí mikroRNA. 

Výsledek bádání (nudné, ale konečně k věci)

MikroRNA, kterou němečtí vědci nyní odhalili, jsou úseky, které v buňce tlumí regulátory, které známe pod názvem TCP transkripční faktory. Jde o faktory, které ovlivňují produkci kyseliny jasmonové. Ta je rostlinný hormon. Čím větší množství mikroRNA v buňkách je, tím menší množství kyseliny jasmonové rostlina produkuje.
Nejzajímavější na tom je, že tento hormon je pro proces stárnutí rostlin důležitý a bez něj se z nich stávají rostlinní metuzalémové. Dnes již není moc složité, upravit molekulárními metodami množství microRNAs v rostlinách. To znamená, že můžeme začít tvořit rostliny, které budou žít déle a jejichž vegetační doba bude dlouhá. Také ale půjde připravit rostliny, jež rostou rychleji. (PLoS Biology, Sept. 22, 2008)

Souvislosti (zbytečné podrobnosti, které jasnou věc jen komplikují) 

Práce Němců z Tübingenu dává návod, jak regulovat u rostlin dlouhověkost pomocí mikroRNA. Jde o vazbu mikroRNA na komplementární úseky genetického materiálu (mRNA), kde obsadí místa nesoucí informaci a  zabrání vytvoření příslušného produktu. U rostlin tyto mikroRNA většinou tlumí další regulátory (kterým se říká transkripční faktory). Tyto transkripční faktory mohou zapínat a vypínat geny tím, že se navážou na úseky DNA. Rozhodují tak o tom, zda se proteinu bude tvořit hodně nebo málo. A protože se jedná o proteiny, které řídí metabolické procesy, projevují se tyto změny navenek viditelnými změnami na rostlině.

Zvětšit obrázek

Množství specifické mikroRNA (označené jako R319) rozhoduje o dlouhověkosti rostliny. (Foto: Bernd Schuller/ Max Planck Institute for Developmental Biology)

Transkripční faktory z rodiny TCP mají vliv na růst. Jsou regulovány mikroRNA mi319. „Třistadevatenáctka“ reguluje TCP a jejich prostřednictvím růst listů. O této její funkci se již vědělo i dřív. Přesnějšími metodami ale nyní vědci zjistili, že tyto transkripční faktory také regulují geny, které rozhodují o produkci rostlinného hormonu – kyselině jasmonové a stárnutí. Funguje to jednoduše. Čím vyšší množství mikroRNA mi319 je v rostlině, tím méně transkripčních faktorů je produkováno. Málo faktorů znamená malou syntézu hormonu (kyseliny jasmonové). Rostliny, které mají málo tohoto hormonu, rostou pomaleji, ale také pomaleji stárnou. Rostliny s malým množstvím miR319 mají kratší období růstu a brzy hynou. 

Závěr (stojí za přečtení i za zapamatování)

Transkripční faktory, které jsou regulovány mikroRNA miR319, negativně ovlivňují růst a navozují předčasné stárnutí rostliny. Pomocí těchto mechanismů lze získat rostliny s vlastnostmi, které dosud neměly. Rostliny tak bude možno přizpůsobovat podmínkám, ve kterých je budeme chtít pěstovat. Tak například pokud proces oteplování bude postupovat rychleji, než by bylo pro rostliny zdrávo, půjde tímto nástrojem rostlinám přenastavit vegetační dobu. Bez dlouhého šlechtění tak budeme mít plodiny vhodné do nejrůznějších podmínek. Samozřejmě, že jde o GM rostliny a tak tu je ještě jedna otázka - jak se k produktům z takových rostlin postaví veřejnost.ˇ

Pramen: Max Planck Institute for Developmental Biology