Otkrivanje cirkadijalnog sata: Kako biljke kontroliraju dan!

Otkrivanje cirkadijalnog sata: Kako biljke kontroliraju dan!

Nedavno je objavljena međunarodna studija o funkcioniranju proteina osjetljivih na svjetlost poznatih kao kriptokromi. Istraživanje je vodio profesor dr. Lars-Oliver Essen sa Sveučilišta Philipps u Marburgu. Nacionalno tajvansko sveučilište (NTU) i drugi međunarodni znanstvenici bili su aktivno uključeni u studiju. Cilj cjelovitog istraživanja je proširiti razumijevanje dnevno-noćnog ritma i biološkog sata živih bića.

Rezultati pokazuju da kriptokromi igraju ključnu ulogu u regulaciji cirkadijalnih ritmova i procesa ovisnih o svjetlosti u biljkama, životinjama i drugim organizmima. Glasno uni-marburg.de Svjetlost se pretvara u kemijske signale, koji su ključni za unutarnji sat mnogih živih bića. Ova se pretvorba događa kroz složene svjetlosne reakcije.

Mehanizmi percepcije svjetla

Studija je otkrila slijed reakcija izazvanih izlaganjem svjetlu. Konkretno, identificirana su dva središnja mehanizma: "N395/FAD prekidač", koji aktivira protonacijski put (TPP) i stabilizira radikalni par, i "D321/Y373 prekidač", koji destabilizira spiralu i inicira signalno stanje. Ti su procesi ključni za kontrolu složenih bioloških ritmova koji su potrebni organizmima kako bi se ponašali u skladu s okolinom.

Prethodne studije pokazale su da su kriptokromi od velike važnosti ne samo kod životinja, već i kod biljaka. Ovi fotoreceptori koji sadrže flavin strukturno su slični fotoliazama, koje popravljaju DNK oštećenu UV zračenjem, a nalaze se u mnogim organizmima od arheja preko bakterija do biljaka i životinja. Njihove funkcije sežu od regulacije procesa poput klijanja i cvjetanja do prilagođavanja uvjetima osvjetljenja, ističući ulogu cirkadijalnog sata.

Biljni cirkadijalni sat unutarnji je sustav za mjerenje vremena koji prilagođava fiziološke procese ciklusu svjetlo-tama. Ovaj sat pomaže biljkama da se pripreme za redovite promjene u svom okruženju, kao što su dan i noć i godišnja doba. Utječe na bitne procese, uključujući fotosintezu i metabolizam, a sinkroniziran je svjetlosnim signalima koje percipiraju različiti svjetlosni receptori. Ti mehanizmi omogućuju biljkama da reguliraju svoje gene prema dobu dana i prilagode svoj razvoj ( plantresearch.de ).

Važnost istraživanja

Rezultati ove studije imaju dalekosežne implikacije. Mogli bi objasniti kako kriptokromi omogućuju pticama korištenje magnetskih polja za navigaciju i ponuditi nove pristupe liječenju bolesti povezanih s cirkadijalnim ritmom. To uključuje veći uvid u funkcioniranje cirkadijalnog sata, koji igra središnju ulogu ne samo u biljkama, već iu mnogim živim organizmima.

Istraživanje su djelomično podržali Njemačka istraživačka zaklada (DFG) i financijske organizacije iz Tajvana, Japana i SAD-a. Najsuvremeniji rendgenski laseri sa slobodnim elektronima (XFEL), dostupni na samo nekoliko lokacija u svijetu, korišteni su za izradu snimaka visoke razlučivosti koji su bili ključni za istraživanja. Ovo naglašava kako inovativne tehnologije mogu potaknuti znanstveni napredak u proučavanju bioloških satova.

Ovaj izvanredan napredak u znanosti objavljen je u časopisu Science Advances i dostupan je na DOI 10.1126/sciadv.adu7247 biti dohvaćen.