Fotosünteesi alustamiseks saadavad taimed endale anterograadseid signaale. Signaal aktiveerib plastiidi kodeeritud bakteriaalset tüüpi RNA polümeraasi (PEP), et transkribeerida plastiidi fotosünteesi geene. Anterograadse signaali identiteeti tuleb siiski mõista. Peamine väljakutse on olnud regulaatorite eristamine plastiidi transkriptsiooni ja muude oluliste kloroplasti funktsioonide, näiteks fotosünteesi jaoks vajalikest komponentidest.
UC Riverside'i teadlased on nüüd need varem läbipaistmatud signaalid dekodeerinud.
Tuum kodeerib sadu valke, mis sisaldavad väiksemate organellide ehitusplokke. Peamine väljakutse oli kindlaks teha, millised on neile signaaliks käivitada fotosüntees.
Varem tuvastasid teadlased taimede tuumades spetsiifilisi valke, mida valgus aktiveerib, käivitades fotosünteesi. Selles uuringus tuvastasid teadlased neli valku, mis on selle reaktsiooni osa. Need valgud saadavad signaali, mis muudab väikesed elundid kloroplastideks, mis toodavad kasvu soodustavaid suhkruid.
UCR botaanikaprofessor Meng Chen ütles: "Sümfoonia juhid on tuumas olevad valgud, mida nimetatakse fotoretseptoriteks ja mis reageerivad valgusele. Selles artiklis näitasime, et sümfoonia käivitavad nii punased kui ka sinised valgustundlikud fotoretseptorid. Nad aktiveerivad geene, mis kodeerivad fotosünteesi ehitusplokke.
Sel juhul on eriline asjaolu, et nii kohalikud (tuum) kui ka kauged muusikud juhatavad sümfooniat raku kahes eraldi "ruumis". Sellest tulenevalt peavad ainult tuumas olevad dirigendid (fotoretseptorid) edastama teatud sõnumid kaugel asuvatele muusikutele. Neli hiljuti tuvastatud valku tuumast kloroplastideni reguleerivad seda viimast etappi.
Chen ütles, "Praegu kirjeldavad paljud uuringud organellidelt tagasi tuuma. Kui organellidega on midagi valesti, saadavad nad signaali tuuma "peakorterisse". Palju vähem on teada aktiivsust reguleerivate signaalide kohta, mis saadetakse tuumast tuuma organellid. "
"Tuum võib sarnaselt kontrollida mitokondriaalsete ja kloroplasti geenide ekspressiooni. Seega võivad tuuma ja kloroplasti vahelisest suhtlusteest õpitud põhimõtted edendada meie arusaamist sellest, kuidas tuum reguleerib mitokondriaalseid geene ja nende düsfunktsiooni vähi korral.
"Fotosünteesi kontrollimise mõistmise tähtsus on seotud haiguste uurimisega. Inimasustused teisel planeedil eeldaksid tõenäoliselt siseruumides kasvatamist ja valgusskeemi loomist, et suurendada saagikust selles keskkonnas. Veelgi kohe, kliimamuutused seab selle planeedi põllukultuuride kasvatajatele väljakutseid.
Ajakirja viide:
- Hwang, Y., Han, S., Yoo, CY jt. Anterograadne signaalimine kontrollib plastiidi transkriptsiooni sigmafaktorite kaudu tuuma fotosünteesi geenidest eraldi. Nat Commun 13, 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
