Diennakts pulksteņa atklāšana: kā augi kontrolē dienu!

Diennakts pulksteņa atklāšana: kā augi kontrolē dienu!

Nesen tika publicēts starptautisks pētījums par gaismas jutīgo proteīnu, kas pazīstami kā kriptohromi, darbību. Pētījumu vadīja profesors Dr. Larss-Olivers Esens no Marburgas Filipa universitātes. Pētījumā aktīvi iesaistījās Taivānas Nacionālā universitāte (NTU) un citi starptautiski zinātnieki. Visaptverošā pētnieciskā darba mērķis ir paplašināt izpratni par dienas-nakts ritmu un bioloģisko pulksteni dzīvās būtnēs.

Rezultāti liecina, ka kriptohromiem ir galvenā loma diennakts ritmu un no gaismas atkarīgo procesu regulēšanā augos, dzīvniekos un citos organismos. Skaļi uni-marburg.de Gaisma tiek pārveidota ķīmiskos signālos, kas ir ļoti svarīgi daudzu dzīvo būtņu iekšējam pulkstenim. Šī konversija notiek sarežģītu gaismas reakciju rezultātā.

Gaismas uztveres mehānismi

Pētījums atklāja gaismas iedarbības izraisīto reakciju secību. Jo īpaši tika identificēti divi centrālie mehānismi: “N395/FAD slēdzis”, kas aktivizē protonēšanas ceļu (TPP) un stabilizē radikāļu pāri, un “D321/Y373 slēdzis”, kas destabilizē spirāli un ierosina signalizācijas stāvokli. Šie procesi ir būtiski, lai kontrolētu sarežģītos bioloģiskos ritmus, kas organismiem jāuzvedas saskaņā ar savu vidi.

Iepriekšējie pētījumi liecina, ka kriptohromiem ir liela nozīme ne tikai dzīvniekiem, bet arī augiem. Šie flavīnu saturošie fotoreceptori ir strukturāli līdzīgi fotolīzēm, kas atjauno UV bojāto DNS, un tie ir atrodami daudzos organismos no arhejām līdz baktērijām līdz augiem un dzīvniekiem. To funkcijas ir dažādas, sākot no tādu procesu regulēšanas kā dīgtspēja un ziedēšana, līdz pielāgošanās apgaismojuma apstākļiem, izceļot diennakts pulksteņa lomu.

Augu diennakts pulkstenis ir iekšēja laika uzskaites sistēma, kas pielāgo fizioloģiskos procesus gaismas-tumsas ciklam. Šis pulkstenis palīdz augiem sagatavoties regulārām izmaiņām vidē, piemēram, dienas un nakts un gadalaiku izmaiņām. Tas ietekmē būtiskus procesus, tostarp fotosintēzi un vielmaiņu, un tiek sinhronizēts ar gaismas signāliem, ko uztver dažādi gaismas receptori. Šie mehānismi ļauj augiem regulēt savus gēnus atbilstoši diennakts laikam un pielāgot to attīstību ( plantresearch.de ).

Pētījuma nozīme

Šī pētījuma rezultātiem ir tālejošas sekas. Viņi varētu izskaidrot, kā kriptohromi ļauj putniem izmantot magnētiskos laukus navigācijai un piedāvāt jaunas pieejas ar diennakts ritmu saistītu slimību ārstēšanai. Tas ietver plašāku ieskatu diennakts pulksteņa darbībā, kam ir galvenā loma ne tikai augos, bet arī daudzos dzīvos organismos.

Pētījumu daļēji atbalstīja Vācijas Pētniecības fonds (DFG) un finansēšanas organizācijas no Taivānas, Japānas un ASV. Lai izveidotu augstas izšķirtspējas momentuzņēmumus, kas bija ļoti svarīgi izmeklēšanā, tika izmantoti mūsdienīgi rentgena brīvo elektronu lāzeri (XFEL), kas pieejami tikai dažās vietās visā pasaulē. Tas parāda, kā novatoriskas tehnoloģijas var virzīt zinātnes progresu bioloģisko pulksteņu izpētē.

Šis ievērojamais zinātnes sasniegums tika publicēts žurnālā Science Advances un ir pieejams DOI 10.1126/sciadv.adu7247 jāatgūst.