MikroRNS-ek azonosítása a paprika (Capsicum annuum) termésfejlődése során

A modern biológia egyre inkább az élő, komplex rendszerek és fő kölcsönhatásainak megértése felé halad. A növényi fejlődési folyamatokat egy több szinten szabályozott, kifinomult molekuláris rendszer szabályozza, melyben az mRNS-ek és a kis szabályozó RNS-ek meghatározó szerepet játszanak. A kis-RNS-ek és az RNS interferencia felfedezése az RNS-ek egy teljesen új funkcióját mutatta meg és néhány év alatt a molekuláris biológia egyik legintenzívebben kutatott tudományos területévé vált mind állati, mind növényi rendszerekben. A kis szabályozó RNS-ek egy kiemelt csoportja a miRNS-ek, ezek olyan rövid, 21-25 nukleotid hosszúságú fehérjét nem kódoló RNS-ek, melyek endogén génekről (MIR gének) keletkeznek és a célzott mRNS-ek hasításával vagy transzlációs gátlással szabályozhatják célgénjük kifejeződését. A miRNS-ek célmolekuláinak sokszínű funkcióját figyelembe véve érthető, hogy szinte minden élettani és anyagcsere folyamatban szerepet játszanak és több növényi szövet és fejlődését specifikus miRNS-ek szabályozzák.
Az új generációs mélyszekvenálási technológiák megjelenése új utat nyitott a komplex, RNS ek által szabályozott, folyamatok megismerésében és megértésében, és olyan mennyiségű adatot generál, amely csak a bioinformatikai eszközök alkalmazásával értelmezhető. Ezt a technikát már több modellnövényen sikerrel alkalmazták, azonban a termesztett növények tanulmányozására való áttérés új kihívásokat jelent.
A kutatási program célja, hogy egy jól működő vizsgálati rendszert állítson fel, és ennek felhasználásával részletes és átfogó képet adjon a paprika termésfejlődése során lejátszódó RNS szintű változásokról. Munkánk során meghatároztuk 4 fenológiai állapotban a paprikatermés mRNS (RNAseq) és kisRNS (sRNAseq) profilját. A későbbi időpontokban lehetőségünk volt a termést, három szövettípusra (hús, mag, placenta) bontani és ezeket külön vizsgálni. Az így nyert adatok összehasonlító bioinformatikai elemzésével azonosíthatunk szakirodalomban már ismert (182 db) és új (412 db prediktált) paprika specifikus kis RNS-(miRNS)-eket. Ezek közül mindössze 159 konzervatív és 256 új prediktált miRNS szintje változik szignifikánsan a termésfejlődés általunk vizsgált fázisai során. A konzervatív kisRNS-eknél felfedezett kiemelt változások mértékét, Northern hibridizációval is igazoljuk. Az új miRNS-jelöltek közül elsőre 10-et választottunk ki hibridizálási technikával való megerősítésre. A bioinformatikai módszerekkel az egyes miRNS-eket elhelyeztük a genomon, az RNAseq adatait felhasználva a hozzájuk tartozó prekurzor szerkezeteket és célpont RNS-eket is meghatároztuk.
Az új generációs szekvenálás az általunk vizsgált fejlődési folyamat RNS szintjén, a korábban ismert résztvevőket és rengeteg újat is képes kimutatni. A miRNS-ek biológiai szerepének azonosításához, és jelentőségük felméréséhez további funkcionális vizsgálatok is szükségesek. Azonban nem szabad elfelejteni, hogy akár egyetlen miRNS szerepének megértése és biotechnológiai kiaknázása, komoly gazdasági előnnyel kecsegtet. A kutatás eredményei a közeli jövőben felhasználhatóvá válhatnak, a fajták, a hibridek elkülönítésére és akár olyan biológiai események megértésére, mint a termés szöveti fejlődése vagy a paprika domesztikációja.