Å avsløre døgnklokken: Hvordan planter kontrollerer dagen!

Å avsløre døgnklokken: Hvordan planter kontrollerer dagen!

En internasjonal studie av funksjonen til lysfølsomme proteiner kjent som kryptokromer ble nylig publisert. Forskningen ble ledet av professor Dr. Lars-Oliver Essen fra Philipps University of Marburg. National Taiwan University (NTU) og andre internasjonale forskere var aktivt involvert i studien. Målet med det omfattende forskningsarbeidet er å utvide forståelsen av dag-natt-rytmen og den biologiske klokken hos levende vesener.

Resultatene viser at kryptokromer spiller en nøkkelrolle i regulering av døgnrytmer og lysavhengige prosesser hos planter, dyr og andre organismer. Høyt uni-marburg.de Lys omdannes til kjemiske signaler, noe som er avgjørende for den indre klokken til mange levende vesener. Denne konverteringen skjer gjennom komplekse lysreaksjoner.

Mekanismer for lysoppfatning

Studien avslørte rekkefølgen av reaksjoner utløst av eksponering for lys. Spesielt ble to sentrale mekanismer identifisert: "N395/FAD-bryteren", som aktiverer protonasjonsruten (TPP) og stabiliserer det radikale paret, og "D321/Y373-bryteren", som destabiliserer helixen og initierer signaltilstanden. Disse prosessene er avgjørende for å kontrollere de komplekse biologiske rytmene som organismer trenger for å oppføre seg i harmoni med omgivelsene.

Tidligere studier har vist at kryptokromer er av stor betydning ikke bare hos dyr, men også hos planter. Disse flavinholdige fotoreseptorene ligner strukturelt på fotolyaser, som reparerer UV-skadet DNA, og finnes i mange organismer fra arkea til bakterier til planter og dyr. Funksjonene deres spenner fra å regulere prosesser som spiring og blomstring til å tilpasse seg lysforholdene, og fremheve rollen til døgnklokken.

Plantens døgnklokke er et internt tidtakingssystem som tilpasser fysiologiske prosesser til lys-mørke-syklusen. Denne klokken hjelper plantene med å forberede seg på regelmessige endringer i miljøet, som dag og natt og årstider. Det påvirker essensielle prosesser, inkludert fotosyntese og metabolisme, og synkroniseres av lyssignaler som oppfattes av ulike lysreseptorer. Disse mekanismene lar plantene regulere genene sine i henhold til tiden på dagen og tilpasse utviklingen deres ( plantresearch.de ).

Viktigheten av forskning

Resultatene av denne studien har vidtrekkende implikasjoner. De kan forklare hvordan kryptokromer lar fugler bruke magnetiske felt for navigering og tilby nye tilnærminger til behandling av døgnrytmerelaterte sykdommer. Dette inkluderer større innsikt i virkemåten til døgnklokken, som spiller en sentral rolle ikke bare i planter, men i mange levende organismer.

Forskningen ble delvis støttet av den tyske forskningsstiftelsen (DFG) og finansieringsorganisasjoner fra Taiwan, Japan og USA. State-of-the-art røntgenfrie elektronlasere (XFEL), tilgjengelig bare noen få steder over hele verden, ble brukt til å lage de høyoppløselige øyeblikksbildene som var avgjørende for undersøkelsene. Dette fremhever hvordan innovative teknologier kan drive vitenskapelig fremgang i studiet av biologiske klokker.

Dette bemerkelsesverdige fremskrittet innen vitenskap ble publisert i tidsskriftet Science Advances og er tilgjengelig på DOI 10.1126/sciadv.adu7247 bli hentet.