Rijsteiwit bouwt RNA vanaf nul, en wankelt een leerboekregel
Decennialang heeft de moleculaire biologie geleerd dat RNA een kopiist is. Om een streng ribonucleïnezuur te maken, heeft een cel een matrijs nodig, meestal DNA, en een enzym dat polymerase heet en die matrijs leest en de overeenkomende sequentie uitschrijft. Een nieuw artikel van een laboratorium aan de Westlake University in Hangzhou, China, betoogt dat deze regel misschien niet universeel is, althans niet voor één planteiwit.
Het werk komt uit het laboratorium van Shi Yigong, structuurbioloog en president van de Westlake University, en verscheen in het tijdschrift Vita. Volgens een verslag dat Science and Technology Daily overnam, ontdekte het team dat een rijsteiwit genaamd OsNTP4 in een reageerbuis RNA vanaf nul kan opbouwen. Het eiwit had geen matrijs nodig en ook geen bestaande RNA-streng om te beginnen.
Dat is een opvallende bewering. Matrijsvrije RNA-synthese is in de biologie niet onbekend, maar ze is zeldzaam en behoort gewoonlijk tot gespecialiseerde enzymen in ongewone contexten. De vondst in een gewoon landbouwgewas, en in een eiwit dat om andere redenen werd bestudeerd, suggereert dat de reactie wijdverspreider kan zijn dan leerboeken toelaten. Het team meldt dat twee andere eiwitten, OsNTP10 uit rijst en AtURT1 uit Arabidopsis, vergelijkbare activiteit vertoonden, wat erop wijst dat het vermogen gedeeld wordt door plantensoorten en niet beperkt is tot één.
De aankondiging was kort en technisch, en buitenstaanders hebben nog geen tijd gehad om zich publiekelijk uit te spreken. Onafhankelijke replicatie zal van belang zijn, omdat de vondst een kernveronderstelling raakt over hoe genetische informatie stroomt. Als plantencellen RNA kunnen genereren zonder matrijs, reiken de implicaties van hoe gewassen op stress reageren tot hoe wetenschappers denken over het ontstaan van leven, toen de eerste RNA-moleculen zich mogelijk zonder DNA-blauwdruk vormden.
Shi is een van China’s bekendste levenswetenschappers, bekend van structureel werk aan eiwitten en van zijn rol bij de opbouw van Westlake tot een onderzoeksuniversiteit. De wending van zijn lab naar het RNA-metabolisme van planten is op zich al opmerkelijk, een teken dat de beste structuurbiologische groepen van het land nieuwe vragen aanboren.
De praktische kant is nog speculatief. RNA is centraal in hoe cellen genetische instructies doorgeven, genen reguleren en eiwitten opbouwen. Een planteiwit dat zelfstandig RNA-ketens kan starten, zou een cel in principe een manier kunnen geven om snel op verandering te reageren zonder op DNA te wachten. Maar het omzetten van dat idee in landbouwkundig of medisch gebruik is jaren weg, en de onmiddellijke bijdrage van het artikel is een puzzel voor andere laboratoria om te testen.
Voorlopig herinnert het verhaal eraan dat het centrale dogma, het idee dat informatie van DNA naar RNA naar eiwit stroomt, de hoofdweg beschrijft maar niet elk pad. Een rijsteiwit dat RNA schrijft zonder matrijs is het soort resultaat dat promovendi terug naar de labtafel en leerboekauteurs terug naar hun concepten stuurt.