Solun jakautuminen ja piteneminen määräävät kasvien muodon. Kasvinosan lopullisen muodon määrää kuitenkin paikallinen ja suuntaava solun venyminen, sillä solujen jakautuminen loppuu huomattavasti aikaisemmin kuin kasvinosan kasvu. Soluseinä vastaa kasvin mekaanisesta lujuudesta, toimien ulkoisena solun muotoa säätelevänä luurankona. Tämän lisäksi soluseinät estävät solujen liikkeet toistensa suhteen. Soluseinäproteiinit vastaavat solujen kommunikoinnista ympäristönsä kanssa, lisäksi ne mm. osallistuvat soluseinän kasvun säätelyyn ollen näin keskeisiä tekijöitä organogeneesissä. Arabidopsiksella, kasvikunnan molekulaarisella referenssilajilla, tunnetaan yli 400 soluseinäproteiinia. Proteiiniperheiden suuri lukumäärä viittaa siihen, että tunnemme solun muodon määräytymiseen osallistuvista proteiineista vasta pienen osan. GAST1 (GEG) perheen proteiinit ovat hyviä kandidaatteja osallistumaan soluseinän pidentymisen säätelyyn. Niitä koodaavat geenit ovat lähes poikkeuksetta hormonaalis en säätelyn alaisia ja niiden ekspressiotasot ovat korkeita. GAST1/GEG proteiinit sisältävät signaalisekvenssin joka ohjaa proteiinin eritysreitille, mahdollisesti soluseinään. Lisäksi GEGin kaltaisissa proteiineissa on konservoitunut, runsaasti kysteiini aminohappoja sisältävä alue, jollaisia tavataan yleisesti soluseinäproteiineilla. GAST1/GEG geeniperheen jäsenet ilmenevät jakaantuvissa, pitenevissä, sekä jo kasvunsa päättäneissä soluissa. Tämä viittaa siihen, että ne osallistuvat eri solunsäätelyprosesseihin. Siirtogeenitekniikoita hyödyntäen olemme onnistuneet osoittamaan gerberan GEG proteiinin osallistuvan solun muodon säätelyyn estäen solun pitenemistä teriön ja emin kehityksen aikana. Olemme lisäksi paikantaneet GEG proteiinin soluseinään, joten on ilmeistä että GEG osallistuu soluseinän pitenemisen säätelyyn. Olemme alustavasti löytäneet kahdeksan muuta GEG geeniperheeseen kuuluvaa geeniä gerberan ESTien joukosta. Kuten muilla kasveilla on havittu, on oletettavaa, että näide n eri GEGperheen geenien ilmenemiskuviot eroavat keskenään. Mikäli näin on, osoittaa tämä, että eri GEG geenit säätelevät soluseinän kasvua useissa kehitysprosesseissa, erilaisin tai samanlaisin molekulaarisin tavoin. Tutkimalla eri GEG geenien ilmenemistä ja toimintaa gerberalla kykenemme kartoittamaan GAST1/GEG geenien osallistumista soluseinän kasvun säätelyyn erivaiheissa sekä ymmärtämään organogeneesin säätelyä. Kukan teriön lopullisen muodon määrää kukan aukeaminen ja seuraava kasvun tyrehtyminen. Teriön solujen keskenään erilainen venyminen on tärkein tekijä teriön muodon synnyssä. Tutkiessamme kasvien organogeneesia käytämme gerberan laitakukan teriön muodon määräytymistä mallina. Teriönkehitys on geenien määräämää: riippumatta ympäristötekijöistä on teriön muoto ja koko vakio. Lisäksi teriön yksinkertainen rakenne ja jo tehdyt morfologiset ja anatomiset tutkimukset gerberan teriönkehityksestä luovat vankan pohjan saavutettaville tuloksille. Toisessa käytämässämme lähestymi stavassa tutkimme kasvien organogeneesia ohjaavia geenituotteita yhdistämällä ja vertaamalla mikroarray- ja proteomiikka-tekniikoin saatavat tulokset. Tällä tavoin avautuu uusi mahdollisuus tutkia soluseinässä toimivien proteiinien ja niiden ilmenemistä sekä eritystä säätelevien geenituotteiden yhteyttä. Tavoitteenamme on ymmärtää kasvinosien kehityksen muodon määräytymiseen vaikuttavien soluseinäkomponenttien ilmenemisen säätelyä ja täten luoda uutta tietoa kasvien organogeneesista.
Vastaava tutkija
Kotilainen Mika, Helsingin yliopisto, Soveltavan biologian laitos Hankkeen kesto 2002 -
Asiasanat
GEG, soluseinä proteiinit, solun kasvunsäätely, kehitysbiologia, geeninsiirto, Sädelatva, asterikasvit, kukka, teriö
Hankkeen vaihe: päättynyt
HUOM! Tämä tutkimushankekuvaus on tuotettu Hankehaaviin Helsingin yliopiston TUHTI-tutkimustietojärjestelmästä, jota ei enää ylläpidetä. Tarkista ajantaiset tutkimushanketiedot Helsingin yliopiston TUHAT-järjestelmästä.
|