Identifiering av förmodade funktioner hos långa icke-kodande RNA i träd

Identifiering av förmodade funktioner hos långa icke-kodande RNA i träd

Camilla Canovi visar upp de första asparna som hon modifierat med CRISPR-Cas9-tekniken för att ta bort ett förmodat långt icke-kodande RNA. Hon försvarade sin doktorsavhandling förra veckan.

BildAnne Honsel

Du arbetade redan under din masteruppsats tillsammans med Nathaniel Street på ett bioinformatikprojekt. Vad övertygade dig om att fortsätta med en doktorandutbildning i hans forskargrupp?

Camilla Canovi: Ja, jag gjorde en Erasmuspraktik tillsammans med Nathaniel Street. Det var i ramen av mastersprogrammet som jag gjorde i Italien. Min professor där kände Nathaniel och skickade mig hit. Nathaniel och jag arbetade bra tillsammans och att känner honom och hans grupp gjorde det mycket lätt för mig att tacka ja när han erbjöd mig doktorandprojektet. Det gjorde det också lättare för mig att berätta för honom att jag inte vill tillbringa alla mina dagar framför en dator utan också vill göra saker i labbet. Jag känner mig själv och vet att jag behöver lite variation för att hålla motivationen uppe. Så vi justerade studieplanen i enlighet med detta. Jag uppskattar verkligen att Nathaniel gav mig den här friheten och möjligheten att göra mina egna val under min doktorandtid.

Du har studerat långa icke-kodande RNA i gran och asp. Vad är dessa långa icke-kodande RNA?

Camilla Canovi: Det finns en hel del DNA som transkriberas till RNA men som inte innehåller information till ett protein. Allt sådant RNA kallas icke-kodande RNA. Vissa av dem är mer kända, till exempel mikroRNA och "small interfering" RNA, eftersom de upptäcktes tidigare. Dessa har vanligtvis en längd på mindre än 200 baspar och vissa av deras funktioner är redan väl studerade. Alla icke-kodande RNA som är längre än 200 baspar definieras som långa icke-kodande RNA. Denna grupp är mycket mer varierad. Sekvenserna skiljer sig ofta mycket åt även mellan relativt närbesläktade arter som gran och tall. Ibland är det bara placeringen i genomet som bevaras mellan arter, men inte själva DNA-sekvensen, vilket gör det mycket svårt att studera dem.

Långa icke-kodande RNA aktiveras när växter utsätts för stress

Varför är det viktigt att studera långa icke-kodande RNA och vilka funktioner har de?

Camilla Canovi: Inte bara strukturen utan även funktionerna hos långa icke-kodande RNA kan vara mycket olika. De kan reglera genaktiviteten på många olika sätt, eller så kan de påverka hur tillgänglig en viss gen är genom att modifiera packningen av DNA:s dubbelsträng. De kan också fungera som lockbeten som fiskar upp mikroRNA så att dessa inte längre stör uttrycket av en gen. I växter verkar de aktiveras mest när växterna utsätts för stress. Hos människor är de lite mer välstuderade eftersom de kan fungera som markörer för cancer. Den stora mångfalden i funktion och utseende gör det dock svårt att studera långa icke-kodande RNA och det finns inte mycket gjort ännu när det gäller träd som gran och asp.

Vad anser du vara det viktigaste resultatet av din avhandling?

Camilla Canovi: För att identifiera långa icke-kodande RNA med bioinformatiska analyser måste vi först definiera parametrar, vilket är en utmaning med en sådan mångfald i utseende. Jag fokuserade på en viss grupp av långa icke-kodande RNA som inte överlappar med någon gen utan endast finns i regioner mellan gener och utvecklade en bioinformatisk arbetsflöde för att identifiera den typ av icke-kodande RNA i växterna. Jag har använt detta arbetsflöde på gran och asp för att leta efter denna undergrupp av långa icke-kodande RNA, men det kan nu också användas på andra växter och för att söka efter andra typer av långa icke-kodande RNA om man ändrar vissa parametrar.

I ett nästa steg letade jag efter gener som är aktiva samtidigt som de identifierade långa icke-kodande RNA och kontrollerade i vilka biologiska processer dessa gener var involverade. Jag antog att det långa icke-kodande RNA:t är involverat i samma processer som generna, som till exempel fotosyntes eller bladutveckling. Slutligen ville jag kontrollera om våra förutsägelser stämde och modifierade aspar med hjälp av CRISPR-Cas9-tekniken för att ta bort ett förmodat långt icke-kodande RNA. Det här arbetet pågår fortfarande, men jag har lyckats få fram de första modifierade träden och några av dem är riktigt lovande. Det är väldigt spännande!

De första modifierade asparna ser riktigt lovande ut

Fanns det några resultat som du inte hade förväntat dig?

Camilla Canovi: Många saker var okända när jag började och det var inte klart vad man kunde förvänta sig, särskilt när man försökte modifiera långa icke-kodande RNA i asp med CRISPR-Cas9. Det finns några studier på backtrav, men inte på asp eller gran såvitt jag vet. Jag fokuserade på långa icke-kodande RNA som är involverade i bladutvecklingen och försökte klippa bort dem. Vi förväntade oss inte att detta skulle fungera direkt, men när jag testade de första modifierade asparna såg det ut som om vår strategi fungerade. Det finns fortfarande många fler tester kvar att göra, men jag var väldigt glad över att se det.

Din titel inleds med "Att tackla en genomisk avgrund". Mötte du några andra "avgrund" än den genomiska under din tid som doktorand?

Camilla Canovi: När jag skulle påbörja den funktionella valideringen av några av de identifierade långa icke-kodande RNA upptäckte jag att vi hade ett fel i arbetsflöde. Programmet som skulle se till att bara välja regioner mellan gener fungerade inte som det skulle. Så vi var tvungna att åtgärda det, vilket kostade mig en hel del tid. Jag var dock väldigt glad att jag insåg det innan jag började med att modifiera aspar, vilket tar ännu mer tid.

Och så var det förstås covid-19-pandemin, och jag var på något sätt fast här i ett år och nio månader, vilket var lite för länge. Jag ville inte åka hem och riskera att smitta min mormor och min farmor som väntade på att få se mig. Det kändes ganska långt men som tur var hade jag goda vänner här.

Vad planerar du att göra nu?

Camilla Canovi: Mitt kontrakt sträcker sig till januari, vilket ger mig tid att avsluta de sista sakerna. Men först ska jag åka till Namibia på semester i tio dagar för att se en öken. Jag har aldrig sett en öken förut och det är jag nyfiken på. Sedan skulle jag vilja åka tillbaka till Italien och lämna den akademiska världen. Min plan är att prova att arbeta inom industrin och jag har börjat leta efter intressanta företag i norra Italien nu. Jag får se hur det går.