Ööpäevase kella paljastamine: kuidas taimed päeva kontrollivad!

Ööpäevase kella paljastamine: kuidas taimed päeva kontrollivad!

Hiljuti avaldati rahvusvaheline uuring krüptokroomide nime all tuntud valgustundlike valkude toimimise kohta. Uurimist juhtis professor dr Lars-Oliver Essen Marburgi Philippsi ülikoolist. Taiwani riiklik ülikool (NTU) ja teised rahvusvahelised teadlased osalesid aktiivselt uuringus. Põhjaliku uurimistöö eesmärk on laiendada arusaamist päeva-öö rütmist ja bioloogilisest kellast elusolendites.

Tulemused näitavad, et krüptokroomidel on võtmeroll ööpäevarütmide ja valgusest sõltuvate protsesside reguleerimisel taimedes, loomades ja teistes organismides. Valju uni-marburg.de Valgus muundatakse keemilisteks signaalideks, mis on paljude elusolendite sisemise kella jaoks ülioluline. See muundamine toimub keeruliste valgusreaktsioonide kaudu.

Valguse tajumise mehhanismid

Uuring paljastas valgusega kokkupuutest põhjustatud reaktsioonide jada. Eelkõige tuvastati kaks keskset mehhanismi: "N395/FAD-lüliti", mis aktiveerib protoneerimise marsruudi (TPP) ja stabiliseerib radikaalpaari, ja "D321/Y373 lüliti", mis destabiliseerib spiraali ja käivitab signaalimise oleku. Need protsessid on olulised keerukate bioloogiliste rütmide kontrollimiseks, mida organismid peavad oma keskkonnaga kooskõlas käitumiseks.

Varasemad uuringud on näidanud, et krüptokroomidel on suur tähtsus mitte ainult loomadel, vaid ka taimedes. Need flaviini sisaldavad fotoretseptorid on struktuurilt sarnased fotolüaasidega, mis parandavad UV-kahjustatud DNA-d, ja neid leidub paljudes organismides alates arhedest kuni bakteriteni kuni taimede ja loomadeni. Nende funktsioonid ulatuvad selliste protsesside reguleerimisest nagu idanemine ja õitsemine kuni valgustingimustega kohanemiseni, rõhutades ööpäevase kella rolli.

Taime tsirkadiaankell on sisemine ajamõõtmissüsteem, mis kohandab füsioloogilisi protsesse valguse-pimeduse tsükliga. See kell aitab taimedel valmistuda korrapärasteks muutusteks oma keskkonnas, näiteks päeval ja öösel ning aastaaegadel. See mõjutab olulisi protsesse, sealhulgas fotosünteesi ja ainevahetust, ning on sünkroniseeritud erinevate valgusretseptorite poolt tajutavate valgussignaalidega. Need mehhanismid võimaldavad taimedel reguleerida oma geene vastavalt kellaajale ja kohandada oma arengut ( plantresearch.de ).

Uurimistöö tähtsus

Selle uuringu tulemustel on kaugeleulatuvad tagajärjed. Nad võiksid selgitada, kuidas krüptokroomid võimaldavad lindudel navigeerimiseks magnetvälju kasutada ja pakkuda uusi lähenemisviise ööpäevase rütmiga seotud haiguste raviks. See hõlmab paremat ülevaadet ööpäevase kella toimimisest, mis mängib keskset rolli mitte ainult taimedes, vaid ka paljudes elusorganismides.

Uuringut toetasid osaliselt Saksa Uurimisfond (DFG) ja rahastavad organisatsioonid Taiwanist, Jaapanist ja USAst. Uurimiste jaoks ülioluliste kõrge eraldusvõimega hetktõmmiste tegemiseks kasutati nüüdisaegseid röntgenivaba elektronlasereid (XFEL), mis on saadaval vaid mõnes kohas üle maailma. See toob esile, kuidas uuenduslikud tehnoloogiad võivad bioloogiliste kellade uurimisel teaduslikku arengut juhtida.

See märkimisväärne edusamm teaduses avaldati ajakirjas Science Advances ja on saadaval DOI-s 10.1126/sciadv.adu7247 kätte saada.