Fluctuerende genen
Er is veel meer ruis bij genexpressie dan verondersteld. Toch lukt het organismen om complexe organen te ontwikkelen. Dit laten Amerikaanse onderzoekers in Nature Communications zien.
Als we over genexpressie denken dan veronderstellen we dat genen op vaste plekken in een organisme aangaan om hun werk te doen. En dat wanneer dit niet het geval is de boel in de soep loopt. Tegelijkertijd zien onderzoekers ook veel ruis in genexpressie, denk aan FLC, het gen dat bloemvorming tegenhoudt, dat langzaam uitgaat naarmate het langer koud is. Het is niet zo dat er in alle cellen geleidelijk minder FLC is, maar dat in steeds meer cellen FLC helemaal uitstaat.
In het nieuwe onderzoek keken de onderzoekers naar hoe dit zit voor genen die het hormoon auxine reguleert. Als eerste bestudeerde de onderzoekers de expressie van een auxine reporter. In jonge bloemgroeikernen fluctueerde de locatie waar de auxine reporter aanstond. Alsof de reporter zelf nog zoekende was. In oudere bloemgroeikernen met meer cellen beperkte de fluctuaties tot de vier locaties van de nog te vormen kelkbladeren.
Om er zeker van te zijn dat ze fluctuaties van expressie van de auxine reporter maten en niet van de auxine zelf, overspoelde de onderzoekers de cellen met auxine. Ook met overvloedige aanwezigheid van auxine in alle cellen bleef de expressie van de auxine reporter fluctueren.
De fluctuaties vallen met name op wanneer er maar een handvol cellen zijn
Nu kan je zeggen, ok die auxine reporter fluctueert, maar die is kunstmatig, hoe zit het met de eigenlijke genen. Om dat te onderzoekers fuseerde de onderzoekers de promoters van twee door auxine gereguleerde genen met twee fluorescerende eiwitten. Zo konden de onderzoekers niet alleen zien of de expressie van locatie fluctueerde, maar ook in de cel zelf. Zonder ruis maakt de cel immers even veel van de twee fluorescerende eiwitten.
Maar dat is niet wat de onderzoekers zagen. Niet alleen zagen de onderzoekers cellen oplichten in andere locaties dan de auxine reporter. Maar ook dat er nu eens meer van de ene fluorescent eiwit was, en dan weer eens meer van het andere fluorescent eiwit. Ook door de plant gestuurde genen fluctueerde dus. Al was de fluctuatie die de onderzoekers zagen wel minder dan die voor de reporter.
De fluctuaties vallen met name op wanneer er maar een handvol cellen zijn. Naar mate er meer cellen komen neemt de fluctuatie af. Daarnaast zijn er andere dempende effecten die voorkomen dat genen te veel fluctueren. Maar hoe het de plant lukt om ondanks al het ruis toch weer keer op keer tot dezelfde form te komen, daar zijn onderzoekers het nog niet over uit.
Literatuur
Kong, S., Rusnak, B., Zhu, M. et al. Stochastic gene expression in auxin signaling in the floral meristem of Arabidopsis thaliana. Nat Commun16, 4682 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59943-4
Plant en Zo 