Dezvăluirea ceasului circadian: cum plantele controlează ziua!

Dezvăluirea ceasului circadian: cum plantele controlează ziua!

Un studiu internațional despre funcționarea proteinelor sensibile la lumină cunoscute sub numele de criptocromi a fost publicat recent. Cercetarea a fost condusă de profesorul dr. Lars-Oliver Essen de la Universitatea Philipps din Marburg. Universitatea Națională din Taiwan (NTU) și alți oameni de știință internaționali au fost implicați activ în studiu. Scopul lucrării de cercetare cuprinzătoare este de a extinde înțelegerea ritmului zi-noapte și a ceasului biologic la ființele vii.

Rezultatele arată că criptocromii joacă un rol cheie în reglarea ritmurilor circadiene și a proceselor dependente de lumină la plante, animale și alte organisme. Tare uni-marburg.de Lumina este transformată în semnale chimice, ceea ce este crucial pentru ceasul intern al multor ființe vii. Această conversie are loc prin reacții complexe de lumină.

Mecanisme de percepție a luminii

Studiul a relevat succesiunea reacțiilor declanșate de expunerea la lumină. În special, au fost identificate două mecanisme centrale: „Comutatorul N395/FAD”, care activează ruta de protonație (TPP) și stabilizează perechea de radicali, și „Comutatorul D321/Y373”, care destabilizează helixul și inițiază starea de semnalizare. Aceste procese sunt esențiale pentru controlul ritmurilor biologice complexe de care organismele au nevoie pentru a se comporta în armonie cu mediul lor.

Studiile anterioare au arătat că criptocromurile sunt de mare importanță nu numai la animale, ci și la plante. Acești fotoreceptori care conțin flavină sunt similari din punct de vedere structural cu fotoliazele, care repară ADN-ul deteriorat de UV și se găsesc în multe organisme, de la arhee la bacterii la plante și animale. Funcțiile lor variază de la reglarea proceselor precum germinația și înflorirea până la adaptarea la condițiile de iluminare, evidențiind rolul ceasului circadian.

Ceasul circadian al plantei este un sistem intern de cronometrare care adaptează procesele fiziologice la ciclul lumină-întuneric. Acest ceas ajută plantele să se pregătească pentru schimbări regulate în mediul lor, cum ar fi ziua și noaptea și anotimpurile. Ea influențează procesele esențiale, inclusiv fotosinteza și metabolismul, și este sincronizată de semnalele luminoase percepute de diverși receptori de lumină. Aceste mecanisme permit plantelor să-și regleze genele în funcție de momentul zilei și să-și adapteze dezvoltarea ( plantresearch.de ).

Importanța cercetării

Rezultatele acestui studiu au implicații de amploare. Ei ar putea explica modul în care criptocromurile permit păsărilor să folosească câmpurile magnetice pentru navigare și să ofere noi abordări pentru tratarea bolilor legate de ritmul circadian. Aceasta include o mai bună perspectivă asupra funcționării ceasului circadian, care joacă un rol central nu numai în plante, ci și în multe organisme vii.

Cercetarea a fost susținută parțial de Fundația Germană de Cercetare (DFG) și de organizații de finanțare din Taiwan, Japonia și SUA. Laserele cu electroni liberi cu raze X de ultimă generație (XFEL), disponibile în doar câteva locații din întreaga lume, au fost folosite pentru a crea instantanee de înaltă rezoluție care au fost esențiale pentru investigații. Acest lucru evidențiază modul în care tehnologiile inovatoare pot conduce progresul științific în studiul ceasurilor biologice.

Acest progres remarcabil în știință a fost publicat în revista Science Advances și este disponibil la DOI 10.1126/sciadv.adu7247 fi recuperat.