Claudia Köhler

Wallenberg Scholar

Naturvetenskap

Claudia Köhler
Professor i molekylär växtcellbiologi

Sveriges lantbruksuniversitet

Arter skyddar sig mot korsningar med småmolekyler

Så kallade ”hoppande gener” är DNA-bitar som flyttar sig till en annan plats i arvsmassan. De kan förändra eller förstöra gener. Claudia Köhler studerar hur växter skyddar sig mot sådana hopp, vilket bland annat hjälper arter att bevaras. Projektet handlar både om grundvetenskap och om möjligheter till förenklad växtförädling.

Redan på 1940-talet upptäcktes transposoner eller ”hoppande gener” av Barbara McClintock, som senare fick Nobelpris i fysiologi för detta. McClintock studerade majs, men efter flera decennier hittades transposoner även hos andra organismer. Transposoner är DNA-bitar som kan byta plats i arvsmassan. I praktiken är det ett hot mot den organism som drabbas, eftersom det påverkar andra geners aktivitet. Organismerna har därför utvecklat olika mekanismer för att skydda sig, bland annat små RNA-molekyler som känner igen och förstör transposonerna.

Hos djur handlar det om molekyler i en klass kallad piRNA, och processen har visat sig spela en viktig roll för att bevara arter. I honors könsceller bildas specifika piRNA, som normalt känner igen och förstör transposoner som kommer från hanen. Om transposonerna inte går att känna igen, vilket kan bero på att hanen är av en annan art, så förstörs de inte. Då aktiveras transposonerna och orsakar sterilitet. Det blir alltså ingen ny avkomma och därmed ingen korsning, utan artens identitet består.

Claudia Köhlers forskning har visat att små RNA-molekyler har en artbevarande effekt även i växter. Hon arbetar med en typ av molekyler kallade easiRNA, och ska undersöka om de skyddar växters könsceller från invasion av transposoner på samma sätt som piRNA gör hos djur.

I projektet studeras två arter, backtrav och rödlomme, med hjälp av massekvensering och nya genetiska och bioinformatiska verktyg som Köhler och hennes kollegor utvecklat. Planen är att undersöka när, var och hur easiRNA bildas och hur de tystar transposoner. Det handlar om grundvetenskap, där resultaten kan komma att visa om easiRNA och piRNA har haft samma funktion genom evolutionen. Men de nya kunskaperna kan också bli till nytta inom växtförädling, där svårigheter att korsa arter vara en stor utmaning. En bättre förståelse av hindren kan lägga grunden för nya verktyg och metoder.

Foto: Jenny Svennås-Gillner, SLU