Rivelare l'orologio circadiano: come le piante controllano il giorno!

Rivelare l'orologio circadiano: come le piante controllano il giorno!

Recentemente è stato pubblicato uno studio internazionale sul funzionamento delle proteine ​​sensibili alla luce note come criptocromi. La ricerca è stata condotta dal professor Dr. Lars-Oliver Essen dell'Università Philipps di Marburg. La National Taiwan University (NTU) e altri scienziati internazionali sono stati attivamente coinvolti nello studio. Lo scopo di questo ampio lavoro di ricerca è quello di ampliare la comprensione del ritmo giorno-notte e dell'orologio biologico negli esseri viventi.

I risultati mostrano che i criptocromi svolgono un ruolo chiave nella regolazione dei ritmi circadiani e dei processi dipendenti dalla luce nelle piante, negli animali e in altri organismi. Forte uni-marburg.de La luce viene convertita in segnali chimici, che sono fondamentali per l'orologio interno di molti esseri viventi. Questa conversione avviene attraverso complesse reazioni di luce.

Meccanismi di percezione della luce

Lo studio ha rivelato la sequenza di reazioni innescate dall'esposizione alla luce. In particolare, sono stati identificati due meccanismi centrali: l’“interruttore N395/FAD”, che attiva la via di protonazione (TPP) e stabilizza la coppia radicale, e l’”interruttore D321/Y373”, che destabilizza l’elica e avvia lo stato di segnalazione. Questi processi sono essenziali per controllare i complessi ritmi biologici di cui gli organismi hanno bisogno per comportarsi in armonia con il loro ambiente.

Studi precedenti hanno dimostrato che i criptocromi sono di grande importanza non solo negli animali, ma anche nelle piante. Questi fotorecettori contenenti flavina sono strutturalmente simili alle fotoliasi, che riparano il DNA danneggiato dai raggi UV, e si trovano in molti organismi, dagli archaea ai batteri, alle piante e agli animali. Le loro funzioni vanno dalla regolazione di processi come la germinazione e la fioritura all'adattamento alle condizioni di illuminazione, evidenziando il ruolo dell'orologio circadiano.

L'orologio circadiano delle piante è un sistema di cronometraggio interno che adatta i processi fisiologici al ciclo luce-buio. Questo orologio aiuta le piante a prepararsi ai cambiamenti regolari nel loro ambiente, come il giorno, la notte e le stagioni. Influenza i processi essenziali, tra cui la fotosintesi e il metabolismo, ed è sincronizzato da segnali luminosi percepiti da vari recettori luminosi. Questi meccanismi consentono alle piante di regolare i propri geni in base all’ora del giorno e di adattare il proprio sviluppo ( plantresearch.de ).

Importanza della ricerca

I risultati di questo studio hanno implicazioni di vasta portata. Potrebbero spiegare come i criptocromi consentono agli uccelli di utilizzare i campi magnetici per la navigazione e offrire nuovi approcci al trattamento delle malattie legate al ritmo circadiano. Ciò include una maggiore comprensione del funzionamento dell’orologio circadiano, che svolge un ruolo centrale non solo nelle piante ma in molti organismi viventi.

La ricerca è stata parzialmente sostenuta dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG) e da organizzazioni finanziatrici di Taiwan, Giappone e Stati Uniti. Per creare le istantanee ad alta risoluzione cruciali per le indagini sono stati utilizzati laser a elettroni liberi a raggi X (XFEL) all’avanguardia, disponibili solo in poche località in tutto il mondo. Ciò evidenzia come le tecnologie innovative possano guidare il progresso scientifico nello studio degli orologi biologici.

Questo notevole progresso scientifico è stato pubblicato sulla rivista Science Advances ed è disponibile presso DOI 10.1126/sciadv.adu7247 essere recuperato.