Att avslöja den cirkadiska klockan: Hur växter styr dagen!

Att avslöja den cirkadiska klockan: Hur växter styr dagen!

En internationell studie av funktionen hos ljuskänsliga proteiner som kallas kryptokromer publicerades nyligen. Forskningen leddes av professor Dr Lars-Oliver Essen från Philipps University of Marburg. National Taiwan University (NTU) och andra internationella forskare var aktivt involverade i studien. Syftet med det omfattande forskningsarbetet är att utöka förståelsen av dag-natt-rytmen och den biologiska klockan hos levande varelser.

Resultaten visar att kryptokromer spelar en nyckelroll för att reglera dygnsrytmer och ljusberoende processer hos växter, djur och andra organismer. Högt uni-marburg.de Ljus omvandlas till kemiska signaler, vilket är avgörande för den interna klockan hos många levande varelser. Denna omvandling sker genom komplexa ljusreaktioner.

Mekanismer för ljusuppfattning

Studien avslöjade sekvensen av reaktioner som utlösts av exponering för ljus. I synnerhet identifierades två centrala mekanismer: "N395/FAD-omkopplaren", som aktiverar protonationsvägen (TPP) och stabiliserar radikalparet, och "D321/Y373-omkopplaren", som destabiliserar helixen och initierar signaltillståndet. Dessa processer är väsentliga för att kontrollera de komplexa biologiska rytmer som organismer behöver för att bete sig i harmoni med sin omgivning.

Tidigare studier har visat att kryptokromer har stor betydelse inte bara hos djur, utan även hos växter. Dessa flavin-innehållande fotoreceptorer liknar strukturellt fotolyaser, som reparerar UV-skadat DNA, och finns i många organismer från arkéer till bakterier till växter och djur. Deras funktioner sträcker sig från att reglera processer som groning och blomning till att anpassa sig till ljusförhållanden, vilket lyfter fram den dygnsrytmklockans roll.

Växtens dygnsklocka är ett internt tidtagningssystem som anpassar fysiologiska processer till ljus-mörkercykeln. Denna klocka hjälper växter att förbereda sig för regelbundna förändringar i sin miljö, som dag och natt och årstider. Det påverkar viktiga processer, inklusive fotosyntes och metabolism, och synkroniseras av ljussignaler som uppfattas av olika ljusreceptorer. Dessa mekanismer tillåter växter att reglera sina gener efter tid på dygnet och anpassa sin utveckling ( plantresearch.de ).

Vikten av forskning

Resultaten av denna studie har långtgående konsekvenser. De kan förklara hur kryptokromer tillåter fåglar att använda magnetfält för navigering och erbjuda nya metoder för att behandla dygnsrytmrelaterade sjukdomar. Detta inkluderar större insikt om hur dygnsklockan fungerar, som spelar en central roll inte bara i växter utan i många levande organismer.

Forskningen stöddes delvis av den tyska forskningsstiftelsen (DFG) och finansieringsorganisationer från Taiwan, Japan och USA. Toppmoderna röntgenfria elektronlasrar (XFEL), tillgängliga på endast ett fåtal platser över hela världen, användes för att skapa de högupplösta ögonblicksbilderna som var avgörande för undersökningarna. Detta belyser hur innovativ teknik kan driva vetenskapliga framsteg i studiet av biologiska klockor.

Detta anmärkningsvärda framsteg inom vetenskapen publicerades i tidskriften Science Advances och finns tillgänglig på DOI 10.1126/sciadv.adu7247 hämtas.