Vuorokausikellon paljastaminen: Kuinka kasvit hallitsevat päivää!

Vuorokausikellon paljastaminen: Kuinka kasvit hallitsevat päivää!

Äskettäin julkaistiin kansainvälinen tutkimus kryptokromeina tunnettujen valoherkkien proteiinien toiminnasta. Tutkimusta johti professori tohtori Lars-Oliver Essen Philippsin yliopistosta Marburgista. National Taiwan University (NTU) ja muut kansainväliset tutkijat olivat aktiivisesti mukana tutkimuksessa. Kattavan tutkimustyön tavoitteena on laajentaa ymmärrystä elävien olentojen päivä-yö -rytmistä ja biologisesta kellosta.

Tulokset osoittavat, että kryptokromeilla on keskeinen rooli vuorokausirytmien ja valosta riippuvaisten prosessien säätelyssä kasveissa, eläimissä ja muissa organismeissa. äänekäs uni-marburg.de Valo muuttuu kemiallisiksi signaaleiksi, mikä on ratkaisevan tärkeää monien elävien olentojen sisäiselle kellolle. Tämä muunnos tapahtuu monimutkaisten valoreaktioiden kautta.

Valon havaitsemisen mekanismit

Tutkimus paljasti valolle altistumisen laukaisemien reaktioiden sarjan. Erityisesti tunnistettiin kaksi keskeistä mekanismia: "N395/FAD-kytkin", joka aktivoi protonaatioreitin (TPP) ja stabiloi radikaaliparin, ja "D321/Y373-kytkin", joka horjuttaa heliksiä ja käynnistää signalointitilan. Nämä prosessit ovat välttämättömiä niiden monimutkaisten biologisten rytmien hallitsemiseksi, joita organismit tarvitsevat käyttäytyäkseen sopusoinnussa ympäristönsä kanssa.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että kryptokromeilla on suuri merkitys paitsi eläimille myös kasveille. Nämä flaviinia sisältävät fotoreseptorit ovat rakenteellisesti samanlaisia ​​kuin fotolyaasit, jotka korjaavat UV-vaurioita DNA:ta, ja niitä löytyy monista organismeista arkeista bakteereihin ja kasveihin ja eläimiin. Niiden toiminnot vaihtelevat säätelyprosesseista, kuten itämisestä ja kukinnasta, valaistusolosuhteisiin sopeutumiseen, mikä korostaa vuorokausikellon roolia.

Kasvin vuorokausikello on sisäinen ajanottojärjestelmä, joka mukauttaa fysiologiset prosessit valon ja pimeyden kiertokulkuun. Tämä kello auttaa kasveja valmistautumaan ympäristönsä säännöllisiin muutoksiin, kuten päivä- ja yö- ja vuodenaikojen muutoksiin. Se vaikuttaa olennaisiin prosesseihin, mukaan lukien fotosynteesiin ja aineenvaihduntaan, ja se synkronoituu eri valoreseptorien havaitsemien valosignaalien avulla. Näiden mekanismien avulla kasvit voivat säädellä geenejään vuorokaudenajan mukaan ja mukauttaa kehitystään ( plantresearch.de ).

Tutkimuksen tärkeys

Tämän tutkimuksen tuloksilla on kauaskantoisia vaikutuksia. He voisivat selittää, kuinka kryptokromit antavat linnuille mahdollisuuden käyttää magneettikenttiä navigointiin ja tarjota uusia lähestymistapoja vuorokausirytmiin liittyvien sairauksien hoitoon. Tämä sisältää paremman käsityksen vuorokausikellon toiminnasta, sillä se on keskeinen rooli paitsi kasveissa myös monissa elävissä organismeissa.

Tutkimusta tukivat osittain Saksan tutkimussäätiö (DFG) ja rahoittajaorganisaatiot Taiwanista, Japanista ja Yhdysvalloista. Huippuluokan röntgenvapaa elektronilasereita (XFEL), joita on saatavilla vain muutamissa paikoissa ympäri maailmaa, käytettiin tutkimusten kannalta ratkaisevien korkean resoluution tilannekuvien luomiseen. Tämä korostaa, kuinka innovatiiviset teknologiat voivat edistää tieteellistä edistystä biologisten kellojen tutkimuksessa.

Tämä merkittävä edistysaskel tieteessä julkaistiin Science Advances -lehdessä ja on saatavilla DOI:sta 10.1126/sciadv.adu7247 noudettava.