Bitkiler 'komşularıyla' RNA yoluyla iletişim kuruyor

Alejandra Manjarrerez

Bitkiler, birbirleri de dahil olmak üzere, başka canlılarla iletişim kurmak amacıyla çeşitli mekanizmalar kullanırlar. Mesela uçucu bileşikler çiçeklenmenin işaretini vererek tozlaştırıcıları kendine çekebilir, mikorizal mantar ağları kimi uyarıları iletebilir ya da kaynakları aktarabilir. Küçük RNA’lar da bu tür iletişim moleküllerinin bulunduğu listeye dahiller ve elde edilen yeni bulgular sahip oldukları potansiyeli doğruluyor: 14 Ekim’de Nature Plants adlı dergide yayınlanan bir makalenin aktardığı kadarıyla, ‘Arabidopsis thaliana’ bitkisi, bir tür küçük ve tek şeritli RNA olan mikroRNA’ları (miRNA’lar) sıvı büyüme ortamının içine salgılıyor. Daha sonra etrafta bulunan bitkiler haberci RNA’lara bağlanarak ve (‘RNA interferansı’ adıyla bilinen bir işlem sonucunda) bir takım genlerin proteinlere dönüştürülmesini önleyerek gen ifadesi modellerini değiştiren bu RNA’ları bünyelerine alıyorlar.

Çalışmaya dahil olmayan ve ABD’nin Riverside kentinde bulunan Kaliforniya Üniversitesi’nde bir bitki moleküler genetikçisi olan Hailing Jin, bitkilerin “diğer bitkiler tarafından salgılananlar da dahil olmak üzere, kökleri aracılığıyla çevreden mikroRNA’ları alabileceğini görmenin heyecan verici olduğunu” ifade ediyor.

İLKEL RNA’NIN KARMAŞIK ROLLERİ

Küçük RNA’ların farklı organizmalar arasında değiş tokuş edilebileceği bilgisi yeni bir şey değil. Bir birey içindeki gen ifadesinin düzenleyicileri gibi oynadıkları role ek olarak -gelişimin bir parçası ya da strese yanıt olarak-, son yıllarda patojenlere karşı verilen mücadelede de rol oynuyorlar. Mesela, patojenik bir mantar olan ‘Botrytis cinerea’ ile enfekte olan Arabidopsis hücreleri, saldırganlarına verildiğinde bulaşıcılığı engelleyen ve hücre dışı kesecikler içinde paketlenmiş halde duran küçük RNA’lar salgılarlar. Bunun yanı sıra, bitkiler patojenlerden genleri hedef alan püskürtülmüş RNA moleküllerini de alabilirler. Ulaşılan son bulgular, bitkilerin, diğer bitkiler tarafından çevreye salgılanan RNA’yı alabildiklerine dair ilk kanıt.

İtalya’nın Pisa kentindeki Sant’Anna İleri Araştırmalar Okulu’ndaki bir bitki fizyoloğu ve çalışmanın ortak yazarı olan Pierdomenico Perata, “Sonuçlar tam anlamıyla beklenmedik türdendi” diyor. RNA’ların, bir hücrenin dışında bulunan “son derece kararsız” moleküller olarak edindiği şöhret hesaba katıldığında, ekibinin “miRNA’nın, büyüme ortamı gibi steril olmayan bir ortamla uyumsuz olmasını beklediğini” ifade ediyor.

Perata, ekibinin “aslında bununla ilgisi olmayan bir konu üzerinde” çalıştığını -sınırlı oksijen mevcudiyeti altında RNA müdahalesinin rolünü araştırdığını- ve bu amaç doğrultusunda büyük miktarlarda özel miRNA’lar üretmek üzere tasarlanmış Arabidopsis bitkilerini hidroponik şekilde yetiştirdiklerini anlatıyor. Yalnızca tohum vermelerini istedikleri için, araştırmacıların “farklı bitki şeritlerini ayrı tepsilere yerleştirmekte sakınca görmediklerini” sözlerine ekliyor. Bununla birlikte, daha sonra mutantların [değişime uğrayan bitkilerin] hidroponik çözeltisini paylaşan vahşi tipteki bitkilerin beklenenden daha farklı fenotiplere sahip olduğunu görmüşler; örneğin, gelişimi sağlayan genleri hedef alan miRNA’ları aşırı biçimde ifade eden mutantların yanında yetişen bitkilerin, kendi çiçeklenme zamanlarının da farklılaştığını görmüşler. Perata’ya göre, o ve meslektaşları, “miRNA’ların sıvı büyüme ortamında serbest bırakılıp bırakılamayacağını ve bu yolla vahşi tip bitkilerin fenotipini etkileyip etkilemeyeceğini” merak ettiler.

BİTKİLER BUNA NEDEN İHTİYAÇ DUYUYOR?

Araştırmacılar, hidroponik çözeltiyi incelediler ve orada bulunan miRNA’ların varlığını saptadılar. Bu miRNA’lar, çözeltide yetişen bitkilerin vahşi türden olup olmadığına ya da aşırı ifade edecek biçimde mutasyona uğrayıp uğramadığına bakılmaksızın oradaydı; bununla birlikte, mutantların çözeltisinde daha fazla RNA tespit edildi. Dahası, her iki bitki şeridinin aynı çözelti içinde yetiştirilmesi süreci, mutantların arttırılmış miRNA molekülleri tarafından hedeflenen genlerin kesin olarak daha düşük ifade seviyelerine sahip vahşi tipteki bitkilerle neticelendi. Mutantlardan ya da kimyasal olarak sentezlenmiş eşdeğerlerinden alınan miRNA’ların sürece dahil edilmesi de gen ifadesini azaltmıştı.

Peki, bir bitkinin hangi sebeple bir diğer bitkinin gen ifadesini etkilemesi gerekiyor? Perata’nın öne sürdüğü olasılıklardan biri, RNA değişerek bilgi paylaşmanın, stres yaşayan bitkilerin, yakınlarda stresten henüz etkilenmemiş olan bitkileri uyarmasına olanak sağlaması. Bir diğer açıklama da rekabet olabilir diyor; mesela, miRNA’ları serbest bırakan bir bitki, etrafındaki bir bitkide gerçekleşen fizyolojik fonksiyonları engelleyebilirse, kaynakların kullanımı hususundaki rekabette öne geçebilir.

Henüz yanıtlanmayan bir soru ise bitkilerin bu küçük molekülleri çevreden hangi yollarla aldıkları. Bitkilerle patojenler arasındaki RNA değişimini inceleyen daha eski araştırmalar, teslimat aracı olarak hareket edebilen bir tür vezikül olan ‘eksozomların’ bu sürece dahil olabileceğini ortaya koymuştu. Araştırmacılar, bunun yanı sıra, salgılanmış ve büyük ihtimalle çıplak durumdaki miRNA’ların ya da yapay RNA’ların uygulanmasının gen ifadesinde bir etki yarattığını ve alım için eksozomların aslında gerekli olmadığını öne sürmekteydi.

ARAŞTIRMA YENİ SORULARI AÇIĞA ÇIKARDI

Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü’nden bir bitki mikrobiyoloğu olan Hui-Shan Guo, araştırmanın ulaştığı çıplak RNA alımına ilişkin kanıtların, püskürtülen RNA yoluyla gen susturmayı konu alan daha önceki bildirimleri teyit ettiğini dile getiriyor. The Scientist’e yazdığı bir e-postada, tıpkı besinlerde olduğu gibi, bitkilerin de etraflarından küçük RNA’ları aktif biçimde özümseyebileceğini savunuyor. Öte yandan, bitkilerin dışarıdan aldığı bilinen maddelerden farklı olarak, çıplak RNA moleküllerinin “kararsız olduğu düşünülüyordu” diyor, bu nedenle de “RNA alımı görmezden gelindi ya da hafife alındı.”

Jin, araştırma makalesinde sunulan kanıtların, bitkilerin çıplak miRNA’yı alabileceği hipotezini desteklediğini kabul ediyor ama salgılarının hala eksozomlar yoluyla köklerden gerçekleşip gerçekleşmediğini merak ettiğini dile getiriyor; bu, yazarların da açığa çıkaramadığı bir soru. Bunun yanı sıra, bu veziküllerin miRNA’ları koruyabileceğinden ve bitkilerin daha verimli bir alım süreci gerçekleştirmelerine yardımcı olabileceğinden kuşku duyduğunu sözlerine ekliyor. Böyle olmaması halinde, moleküllerin toprakta ve çevrede çok daha kolay bozunabileceğini söylüyor.

Guo, bu mekanizmanın sadece hidroponik olarak büyütülen bitkilerde araştırılmasından dolayı, “Bu fidelerin toprakta yetişip yetişmeyeceği henüz bilinmiyor(...) [çevrelerindeki] bitkilerde gen ifadesinin düzenlenmesi üzerinde etkileri olacak mı?” diyor ve bu, gelecekte yapılacak araştırmaların mercek altına alabileceği bir mesele. Jin, ulaşılan yeni bulguların birçok yeni soruyu gündeme getirdiğini ve RNA’nın bitkilerin iletişimi alanındaki rolü hakkında öğrenilecek daha pek çok şey olduğunu da sözlerine ekliyor. Şimdilik bildiklerimizin, yalnızca “buzdağının görünen kısmı” olduğu sonucuna varıyor.

Yazının orijinali The Scientist sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)