Parazitske biljke kao genetski inženjeri koji kradu i preoblikuju korisne gene

Kako strani geni postaju trajni u parazitskim biljkama? Mnoge biljne vrste parazitiraju na drugim biljkama tako što se prikače za njih i uzimaju hranljive materije koje su domaćinu potrebne za preživljavanje. Međutim, ponekad biljke uzimaju više od nutrijenata - uzimaju gene.

Nova studija pokazuje kako jedan takav „ukradeni” gen nije jednostavno sačuvan nakon ulaska u genom parazitske viline kosice (Cuscuta). Umesto toga, parazit je preoblikovao gen tokom miliona godina zadržavajući njegovu prvobitnu funkciju netaknutom.

Preporučujemo

Gen je preuzet procesom poznatim kao horizontalni transfer gena (HGT). Za razliku od običnog nasleđivanja, u kom se geni prenose sa roditelja na potomstvo, HGT omogućava genetskom materijalu da se kreće između nesrodnih organizama.

Istraživački tim sa Poljoprivrednog fakulteta Gradskog univerziteta u Osaki istraživao je šta se dešava sa ovim stranim genima nakon što stignu u parazitsku biljku. Praćena je evoluciona istorija gena CYP81Q.

Naučnici su pronašli dokaze da je CYP81Q prvobitno pripadao drugoj cvetnici iz reda Lamiales — koji uključuje mnoge medicinske i kulinarske biljke — pre nego što je u dalekoj prošlosti prenet u lozu viline kosice.

Gen je vilinoj kosici dao nešto korisno, jer CYP81Q učestvuje u proizvodnji sesamina, jedinjenja iz grupe lignana sa antioksidantnim svojstvima. Nakon preuzimanja gena, vilina kosica je dobila sposobnost da sama proizvodi sesamin.

Strani gen je tokom vremena u genomu viline kosice izmenjen delovima transpozona, „skačuće DNK”, koji su ubacili DNK viline kosice u CYP81Q.

Jedna od ovih ubačenih sekvenci je na kraju postala deo novoformiranog introna, dela gena koji je uklonjen iz RNK pre nego što se genetske instrukcije iskoriste za proizvodnju proteina.

Uprkos ovim promenama, gen je nastavio da funkcioniše. Preoblikovani CYP81Q je i dalje proizvodio funkcionalni enzim sposoban za sintezu sesamina. „Ovo je pokazalo da je gen zadržao svoju biološku funkciju uprkos znatnim strukturnim promenama”, kažu autori.

Nalaz sugeriše da HGT nije nužno kraj evolucione priče o genu: može nastaviti da evoluira unutar parazita, postajući strukturno integrisan u svoje novo okruženje dok zadržava prvobitnu funkciju.

„Obično je HGT bakterijski proces”, kažu istraživači. „Naši nalazi su dodatan dokaz da je prisutan i kod biljaka”. Za parazitske biljke, ovaj proces može biti posebno važan. Njihove direktne veze sa drugim biljkama stvaraju izvanredne prilike da geni pređu granice vrsta. Nakon transfera, ti geni mogu postati sirovi materijal za dalju evolucionu promenu.

Priča o CYP81Q prevazilazi puku „krađu” korisnog gena: biljka pretvara pozajmljeni genetski materijal u svoj sopstveni.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)