Revealing the Circadian Clock: Hvordan planter styrer dagen!

Revealing the Circadian Clock: Hvordan planter styrer dagen!

En international undersøgelse af funktionen af ​​lysfølsomme proteiner kendt som kryptokromer blev for nylig offentliggjort. Forskningen blev ledet af professor Dr. Lars-Oliver Essen fra Philipps University of Marburg. National Taiwan University (NTU) og andre internationale videnskabsmænd var aktivt involveret i undersøgelsen. Målet med det omfattende forskningsarbejde er at udvide forståelsen af ​​dag-nat-rytmen og det biologiske ur i levende væsener.

Resultaterne viser, at kryptokromer spiller en nøglerolle i reguleringen af ​​døgnrytmer og lysafhængige processer i planter, dyr og andre organismer. Højt uni-marburg.de Lys omdannes til kemiske signaler, hvilket er afgørende for mange levende væseners indre ur. Denne omdannelse sker gennem komplekse lysreaktioner.

Mekanismer for lysopfattelse

Undersøgelsen afslørede rækkefølgen af ​​reaktioner udløst af eksponering for lys. Især blev to centrale mekanismer identificeret: "N395/FAD-switchen", som aktiverer protonationsruten (TPP) og stabiliserer radikalparret, og "D321/Y373-switchen", som destabiliserer helixen og initierer signaltilstanden. Disse processer er afgørende for at kontrollere de komplekse biologiske rytmer, som organismer har brug for for at opføre sig i harmoni med deres miljø.

Tidligere undersøgelser har vist, at kryptokromer er af stor betydning ikke kun hos dyr, men også hos planter. Disse flavin-holdige fotoreceptorer ligner strukturelt fotolyaser, som reparerer UV-beskadiget DNA, og findes i mange organismer fra arkæer til bakterier til planter og dyr. Deres funktioner spænder fra at regulere processer som spiring og blomstring til at tilpasse sig lysforholdene, hvilket fremhæver det cirkadiske urs rolle.

Plantens døgnur er et internt tidtagningssystem, der tilpasser fysiologiske processer til lys-mørke-cyklussen. Dette ur hjælper planterne med at forberede sig på regelmæssige ændringer i deres miljø, såsom dag og nat og årstider. Det påvirker essentielle processer, herunder fotosyntese og metabolisme, og synkroniseres af lyssignaler, der opfattes af forskellige lysreceptorer. Disse mekanismer gør det muligt for planter at regulere deres gener efter tidspunktet på dagen og tilpasse deres udvikling ( plantresearch.de ).

Vigtigheden af ​​forskning

Resultaterne af denne undersøgelse har vidtrækkende konsekvenser. De kunne forklare, hvordan kryptokromer tillader fugle at bruge magnetiske felter til navigation og tilbyde nye tilgange til behandling af døgnrytme-relaterede sygdomme. Dette omfatter større indsigt i funktionen af ​​det cirkadiske ur, som spiller en central rolle ikke kun i planter, men i mange levende organismer.

Forskningen blev delvist støttet af den tyske forskningsfond (DFG) og finansieringsorganisationer fra Taiwan, Japan og USA. Avancerede røntgenfri elektronlasere (XFEL), der kun er tilgængelige få steder i hele verden, blev brugt til at skabe de højopløselige snapshots, der var afgørende for undersøgelserne. Dette fremhæver, hvordan innovative teknologier kan drive videnskabelige fremskridt i studiet af biologiske ure.

Dette bemærkelsesværdige fremskridt inden for videnskaben blev offentliggjort i tidsskriftet Science Advances og er tilgængelig på DOI 10.1126/sciadv.adu7247 blive hentet.