Pentru a începe fotosinteza, plantele își trimit semnale anterograde. Semnalul activează ARN polimeraza de tip bacterian (PEP) codificată pe plastide pentru a transcrie genele de fotosinteză a plastidei. Cu toate acestea, identitatea semnalului anterograd trebuie încă înțeleasă. Principala provocare a fost deosebirea regulatorilor de multitudinea de componente necesare pentru transcrierea plastidelor și alte funcții esențiale ale cloroplastei, cum ar fi fotosinteza.
Oamenii de știință de la UC Riverside au decodat acum acele semnale opace anterior.
Nucleul codifică sute de proteine care conțin blocuri de construcție pentru organelele mai mici. Principala provocare a fost de a determina care sunt semnalul pentru ei să declanșeze fotosinteză.
Anterior, oamenii de știință au identificat proteine specifice din nucleele plantelor care sunt activate de lumină, declanșând fotosinteza. În acest studiu, oamenii de știință au identificat patru proteine care fac parte din acea reacție. Aceste proteine trimit un semnal care transformă organele mici în cloroplaste, care generează zaharuri care alimentează creșterea.
Profesorul de botanică UCR Meng Chen a spus: „Conductorii simfoniei sunt proteine din nucleu numite fotoreceptori care răspund la lumină. Am arătat în această lucrare că atât fotoreceptorii roșii, cât și cei albaștri sensibili la lumină inițiază simfonia. Ei activează gene care codifică blocurile de construcție ale fotosintezei.”
Circumstanța particulară, în acest caz, este că atât muzicienii locali (nucleul) cât și cei de la distanță conduc simfonia în două „camere” separate din interiorul celulei. Ca urmare, dirijorii (fotoreceptorii), care sunt prezenți doar în nucleu, trebuie să transmită unele mesaje muzicienilor aflați la distanță. Cele patru proteine recent identificate de la nucleu la cloroplaste reglează această etapă finală.
Chen a spus, „În prezent, multe cercetări descriu comunicarea de la organele înapoi la nucleu. Dacă ceva este în neregulă cu organelele, acestea vor trimite semnale către „sediul general” al nucleului. Se știe mult mai puțin despre semnalele de reglare a activității trimise de la nucleu la organite. "
„Nucleul poate controla expresia genelor mitocondriale și cloroplastice în mod similar. Așadar, principiile pe care le învățăm din calea de comunicare nucleu-cloroplast ne-ar putea îmbunătăți înțelegerea modului în care nucleul reglează genele mitocondriale și disfuncția lor în cancer.
„Semnificația înțelegerii modului în care este controlată fotosinteza are aplicații dincolo de cercetarea bolilor. Așezările umane de pe o altă planetă ar necesita probabil agricultura în interior și crearea unei scheme de lumină pentru a crește recoltele în acel mediu. Chiar mai imediat, schimbarea climei reprezintă provocări pentru cultivatorii de culturi de pe această planetă.”
Referința jurnalului:
- Hwang, Y., Han, S., Yoo, CY și colab. Semnalizarea anterogradă controlează transcripția plastidei prin intermediul factorilor sigma separat de genele de fotosinteză nucleară. Nat Commun 13, 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
