Чтобы начать фотосинтез, растения посылают себе антероградные сигналы. Сигнал активирует кодируемую пластидами РНК-полимеразу бактериального типа (PEP) для транскрипции генов фотосинтеза пластид. Однако идентичность антероградного сигнала еще предстоит понять. Основная проблема заключалась в том, чтобы отличить регуляторы от множества компонентов, необходимых для транскрипции пластид и других важных функций хлоропластов, таких как фотосинтез.
Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде теперь расшифровали эти ранее непрозрачные сигналы.
Ядро кодирует сотни белков, содержащих строительные блоки для более мелких органелл. Основная задача заключалась в том, чтобы определить, какие из них являются для них сигналом к срабатыванию фотосинтез.
Ранее ученые определили в ядрах растений специфические белки, которые активируются светом, запуская фотосинтез. В этом исследовании ученые определили четыре белка, которые участвуют в этой реакции. Эти белки посылают сигнал, который превращает маленькие органы в хлоропласты, которые генерируют сахара, способствующие росту.
Профессор ботаники UCR Мэн Чен сказал: «Дирижерами симфонии являются белки ядра, называемые фоторецепторами, которые реагируют на свет. В этой статье мы показали, что как красные, так и синие светочувствительные фоторецепторы инициируют симфонию. Они активируют гены, которые кодируют строительные блоки фотосинтеза».
Особое обстоятельство в данном случае состоит в том, что как местные (ядро), так и удаленные музыканты дирижируют симфонией в двух отдельных «комнатах» внутри ячейки. В результате проводники (фоторецепторы), имеющиеся только в ядре, должны передавать какие-то сообщения музыкантам, находящимся далеко. Четыре недавно идентифицированных белка от ядра до хлоропластов регулируют эту заключительную стадию.
Chen — сказал, «В настоящее время многие исследования описывают связь от органелл обратно к ядру. Если с органеллами что-то не так, они отправят сигналы в «штаб» ядра. Гораздо меньше известно о сигналах, регулирующих активность, посылаемых из ядра в клетки. органеллы".
«Ядро может аналогичным образом контролировать экспрессию генов митохондрий и хлоропластов. Таким образом, принципы, которые мы узнаем из пути связи ядро-хлоропласт, могут способствовать нашему пониманию того, как ядро регулирует митохондриальные гены и их дисфункцию при раке».
«Значение понимания того, как контролируется фотосинтез, имеет применение, выходящее за рамки исследований болезней. Человеческие поселения на другой планете, скорее всего, потребуют внутреннего земледелия и создания схемы освещения для увеличения урожайности в этой среде. Тем более сразу, изменение климата создает проблемы для производителей сельскохозяйственных культур на этой планете».
Справочник журнала:
- Хван Ю., Хан С., Ю С.И. и др. Антероградная передача сигналов контролирует транскрипцию пластид через сигма-факторы отдельно от генов ядерного фотосинтеза. Nat Commun 13, 7440 (2022). ДОИ: 10.1038/s41467-022-35080-0
