Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Planten immuunsysteem virus RNA interference

Het immuunsysteem van planten werkt heel anders dan dat van mensen. Planten kunnen het genetische materiaal van virussen herkennen en kapot knippen. Een slimme truc! Onderzoekers van de Universiteit van Tokyo onderzochten hoe planten ervoor zorgen dat ze niet zichzelf gaan aanvallen.  

Lange tijd deden wetenschappers vooral onderzoek naar het immuunsysteem van mens en dier. Tegenwoordig is er steeds meer aandacht voor de werking van de verdedigingsmechanismen in planten. Dit is belangrijk voor het behoud van onze gewassen. Als een mens geveld wordt door een virus dan binden antistoffen zich aan een virus waarna deze onschadelijk gemaakt wordt. Een van de voornaamste verdedigingsmechanismen tegen virussen van planten is het herkennen en verknippen van het viraal genetisch materiaal (RNA). Zo wordt de voortplanting van virussen gestopt. 

Bescherming plantaardig RNA door kralenstaart

De meeste virussen bestaan alleen uit een omhulsel met daarin RNA. Wanneer een virus een plant infecteert, injecteert deze viraal RNA in een plantencel. Het erfelijk materiaal van het virus geeft de cel opdracht om meer virussen aan te maken. Planten bevatten zelf ook RNA. Lange tijd was het onduidelijk hoe een plant viraal RNA kan onderscheiden van zijn eigen materiaal. Wetenschappers waren dus erg benieuwd hoe een plant de juiste stukjes genetisch materiaal kapot knipt en niet zichzelf aanvalt.

Onderzoekers van de Universiteit van Tokyo losten deze vraag deels op. De wetenschappers bootsten de biologische immuunprocessen van een plant na in een reageerbuis. Wanneer zij RNA met een soort kraalachtige staart, genaamd poly(A)staart, in de reageerbuis stopten dan kwam het immuunsysteem niet in actie. Voegden zij een stukje RNA toe zonder zo’n staart dan kopiëren unieke enzymen het RNA-fragment en activeerde het verdedigingsmechanisme. Zo concludeerden de wetenschappers dat de kralenstaart het plantaardige RNA beschermt.

Bruikbaar planten-RNA is altijd voorzien van een kraalachtige staart, genaamd poly(A) staart. Wetenschappers vermoedde al langer dat de kralenstaart plantaardig RNA beschermt, maar er is nu eindelijk experimenteel bewijs voor. Met deze ontdekking hebben de onderzoekers een tipje van de sluier gelicht van de mechanismen waarmee een plant een auto-immuun reactie kan voorkomen.

Planten gebruiken een virus-mugshot

Wanneer een virus kapot geknipt is gebruiken planten deze stukjes als een soort mugshot. Stukjes viraal RNA worden aan een uniek knipenzym van de plant gehangen. Hierdoor kan dit enzym het RNA van de indringer dat nog in de cel zit heel specifiek herkennen en onschadelijk maken. Het herkennen en knippen van RNA gebeurd ook in dierlijke cellen, maar uniek aan planten is dat zij stukjes viraal RNA kunnen kopiëren.

De plantencel hangt het gekopieerde virus-RNA aan nog meer knipenzymen. Dit is alsof je in grote getalen mugshots van indringers uitprint en verspreidt. Daardoor kan de plant virus-RNA sneller herkennen en vervolgens afbreken. Volgens Richard Kormelink, viroloog aan de Universiteit van Wageningen, zorgt juist deze versterkte herkenning en afbraak van viraal RNA in planten ervoor dat verknippen van viraal genetisch materiaal als afweerreactie tegen virusinfecties kan dienen.

Kyungmin Baeg et al. The poly(A) tail blocks RDR6 from converting self mRNAs into substrates for gene silencing. Nature Plants, 20 maart 2017.