光合成を開始するために、植物は順行性信号を自分自身に送信します。このシグナルは、色素体にコードされた細菌型 RNA ポリメラーゼ (PEP) を活性化し、色素体光合成遺伝子を転写します。ただし、順行性信号の正体はまだ理解する必要があります。主な課題は、色素体の転写や光合成などの他の必須の葉緑体機能に必要な多数の構成要素から制御因子を区別することでした。
カリフォルニア大学リバーサイド校の科学者たちは、これまで不透明だった信号を解読しました。
核は、より小さな細胞小器官の構成要素を含む数百のタンパク質をコードしています。主な課題は、どれがトリガーを引き起こす信号であるかを判断することでした。 光合成.
以前、科学者たちは、光によって活性化され、光合成を引き起こす植物の核内の特定のタンパク質を特定しました。この研究で、科学者たちはその反応の一部である 4 つのタンパク質を特定しました。これらのタンパク質は、小さな器官を葉緑体に変換するシグナルを送り、成長を促進する糖を生成します。
UCR植物学教授のメン・チェン氏はこう語った。 「交響曲の指揮者は、光に反応する光受容体と呼ばれる核内のタンパク質です。 この論文では、赤と青の両方の光に敏感な光受容体が交響曲を開始することを示しました。 それらは、光合成の構成要素をコードする遺伝子を活性化します。」
この場合の特別な状況は、地元（核）と遠隔の音楽家の両方が独房内の 2 つの別々の「部屋」で交響曲を指揮するということです。その結果、核内にのみ存在する指揮者（光受容体）は、遠くにいる音楽家に何らかのメッセージを伝える必要があります。最近同定された核から葉緑体までの 4 つのタンパク質は、この最終段階を制御します。
チェン と, 「現在、多くの研究が細胞小器官から核へのコミュニケーションについて説明しています。細胞小器官に何か問題がある場合、細胞小器官は核の「本部」に信号を送ります。核から細胞に送られる活動を調節するシグナルについてはほとんどわかっていない。 オルガネラに設立された地域オフィスに加えて、さらにローカルカスタマーサポートを提供できるようになります。」
「核はミトコンドリア遺伝子と葉緑体遺伝子の発現を同様に制御している可能性があります。したがって、核から葉緑体への伝達経路から我々が学んだ原理は、核がどのようにしてミトコンドリア遺伝子と癌におけるミトコンドリア遺伝子の機能不全を調節するのかについての理解をさらに深める可能性がある。」
「光合成がどのように制御されているかを理解することの重要性は、病気の研究以外にも応用できます。別の惑星に人類が定住するには、おそらく屋内農業と、その環境で収量を増やすための軽い計画の作成が必要になるでしょう。さらにすぐに、 気候変動 地球上の作物栽培者に課題を突きつけています。」
ジャーナルリファレンス：
- Hwang, Y.、Han, S.、Yoo, CY 他順行性シグナル伝達は、核光合成遺伝子とは別にシグマ因子を介して色素体の転写を制御します。 Nat Commun 13、7440（2022）。 DOI： 10.1038/s41467-022-35080-0
