Untuk memulai fotosintesis, tumbuhan mengirimkan sinyal anterograde ke dirinya sendiri. Sinyal tersebut mengaktifkan RNA polimerase (PEP) tipe bakteri yang dikodekan oleh plastid untuk mentranskripsi gen fotosintesis plastid. Namun identitas sinyal anterograde masih perlu dipahami. Tantangan utamanya adalah membedakan regulator dari kebanyakan komponen penting untuk transkripsi plastid dan fungsi penting kloroplas lainnya, seperti fotosintesis.
Para ilmuwan di UC Riverside kini telah memecahkan kode sinyal yang sebelumnya tidak jelas tersebut.
Inti mengkodekan ratusan protein yang mengandung bahan penyusun organel yang lebih kecil. Tantangan utamanya adalah menentukan sinyal mana yang harus dipicu fotosintesis.
Sebelumnya, para ilmuwan mengidentifikasi protein spesifik dalam inti tumbuhan yang diaktifkan oleh cahaya sehingga memicu fotosintesis. Dalam penelitian ini, para ilmuwan mengidentifikasi empat protein yang merupakan bagian dari reaksi tersebut. Protein ini mengirimkan sinyal yang mengubah organ kecil menjadi kloroplas, yang menghasilkan gula yang memicu pertumbuhan.
Profesor botani UCR Meng Chen berkata, “Konduktor simfoni adalah protein dalam nukleus yang disebut fotoreseptor yang merespons cahaya. Kami menunjukkan dalam makalah ini bahwa fotoreseptor peka cahaya merah dan biru memulai simfoni. Mereka mengaktifkan gen yang menyandikan bahan-bahan penyusun fotosintesis.”
Keadaan khususnya, dalam hal ini, adalah baik musisi lokal (inti) maupun musisi jarak jauh memimpin simfoni di dua “ruangan” terpisah di dalam sel. Akibatnya, konduktor (fotoreseptor) yang hanya terdapat di dalam nukleus harus menyampaikan sejumlah pesan kepada musisi yang letaknya jauh. Empat protein yang baru diidentifikasi dari nukleus hingga kloroplas mengatur tahap akhir ini.
Chen tersebut, “Saat ini banyak penelitian yang menjelaskan komunikasi dari organel kembali ke nukleus. Jika ada yang salah dengan organel, mereka akan mengirimkan sinyal ke “markas” inti. Jauh lebih sedikit yang diketahui mengenai sinyal pengatur aktivitas yang dikirim dari inti ke inti organel. "
“Intinya dapat mengontrol ekspresi gen mitokondria dan kloroplas dengan cara yang sama. Jadi, prinsip-prinsip yang kita pelajari dari jalur komunikasi nukleus ke kloroplas dapat memperluas pemahaman kita tentang bagaimana nukleus mengatur gen mitokondria dan disfungsinya pada kanker.”
“Pentingnya memahami bagaimana fotosintesis dikendalikan memiliki penerapan di luar penelitian penyakit. Permukiman manusia di planet lain kemungkinan besar memerlukan pertanian dalam ruangan dan menciptakan skema ringan untuk meningkatkan hasil panen di lingkungan tersebut. Bahkan lebih cepat lagi, perubahan iklim memberikan tantangan bagi para petani tanaman pangan di planet ini.”
Referensi Jurnal:
- Hwang, Y., Han, S., Yoo, CY dkk. Pensinyalan anterograde mengontrol transkripsi plastida melalui faktor sigma secara terpisah dari gen fotosintesis inti. Nat Commun 13 Agustus 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
