A cirkadián óra feltárása: Hogyan irányítják a növények a napot!

A cirkadián óra feltárása: Hogyan irányítják a növények a napot!

Nemrég publikáltak egy nemzetközi tanulmányt a kriptokrómként ismert fényérzékeny fehérjék működéséről. A kutatást Dr. Lars-Oliver Essen professzor vezette, a marburgi Philipps Egyetemről. A Tajvani Nemzeti Egyetem (NTU) és más nemzetközi tudósok aktívan részt vettek a tanulmányban. Az átfogó kutatómunka célja a nappali-éjszaka ritmus és a biológiai óra megértésének bővítése élőlényekben.

Az eredmények azt mutatják, hogy a kriptokrómok kulcsszerepet játszanak a cirkadián ritmusok és a fényfüggő folyamatok szabályozásában növényekben, állatokban és más szervezetekben. Hangos uni-marburg.de A fény kémiai jelekké alakul, ami döntő fontosságú számos élőlény belső órája számára. Ez az átalakulás összetett fényreakciókon keresztül megy végbe.

A fényérzékelés mechanizmusai

A tanulmány feltárta a fény hatására kiváltott reakciók sorozatát. Konkrétan két központi mechanizmust azonosítottak: az „N395/FAD kapcsolót”, amely aktiválja a protonálódási útvonalat (TPP) és stabilizálja a gyökpárt, valamint a „D321/Y373 kapcsolót”, amely destabilizálja a hélixet és elindítja a jelzési állapotot. Ezek a folyamatok nélkülözhetetlenek azon összetett biológiai ritmusok szabályozásához, amelyekre az organizmusoknak szükségük van ahhoz, hogy a környezetükkel összhangban viselkedjenek.

Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a kriptokrómok nemcsak állatokban, hanem növényekben is nagy jelentőséggel bírnak. Ezek a flavintartalmú fotoreceptorok szerkezetileg hasonlóak a fotoliázokhoz, amelyek helyreállítják az UV-sérült DNS-t, és számos szervezetben megtalálhatók az archaeáktól a baktériumokon át a növényekig és állatokig. Funkcióik az olyan folyamatok szabályozásától, mint a csírázás és virágzás, a fényviszonyokhoz való alkalmazkodásig terjednek, kiemelve a cirkadián óra szerepét.

A növényi cirkadián óra egy belső időmérő rendszer, amely a fiziológiai folyamatokat a fény-sötét ciklushoz igazítja. Ez az óra segít a növényeknek felkészülni a környezetük rendszeres változásaira, például nappal és éjszaka, évszakokra. Befolyásolja az alapvető folyamatokat, beleértve a fotoszintézist és az anyagcserét, és szinkronizálja a különböző fényreceptorok által érzékelt fényjeleket. Ezek a mechanizmusok lehetővé teszik a növények számára, hogy a napszaknak megfelelően szabályozzák génjeiket, és alkalmazkodjanak fejlődésükhöz ( plantresearch.de ).

A kutatás jelentősége

A tanulmány eredményeinek messzemenő következményei vannak. Megmagyarázhatnák, hogy a kriptokrómok hogyan teszik lehetővé a madarak számára, hogy mágneses mezőket használjanak navigációhoz, és új megközelítéseket kínálhatnak a cirkadián ritmussal összefüggő betegségek kezelésére. Ez magában foglalja a cirkadián óra működésébe való nagyobb betekintést, amely nemcsak a növényekben, hanem számos élő szervezetben is központi szerepet játszik.

A kutatást részben a Német Kutatási Alapítvány (DFG) és a tajvani, japán és amerikai finanszírozó szervezetek támogatták. A vizsgálatok szempontjából kulcsfontosságú, nagy felbontású pillanatfelvételek elkészítéséhez a legmodernebb röntgen-szabadelektron-lézereket (XFEL) használták, amelyek világszerte csak néhány helyen állnak rendelkezésre. Ez rávilágít arra, hogy az innovatív technológiák hogyan vezethetik a tudományos fejlődést a biológiai órák tanulmányozásában.

Ezt a figyelemre méltó tudományos előrelépést a Science Advances folyóiratban tették közzé, és elérhető a DOI-nál 10.1126/sciadv.adu7247 vissza kell szerezni.