Za začetek fotosinteze rastline same sebi pošiljajo anterogradne signale. Signal aktivira polimerazo bakterijskega tipa RNA (PEP), kodirano s plastidi, za prepisovanje genov fotosinteze plastidov. Vendar je treba še razumeti identiteto anterogradnega signala. Glavni izziv je bil razlikovati regulatorje od obilice potrebnih komponent za transkripcijo plastidov in druge bistvene funkcije kloroplastov, kot je fotosinteza.
Znanstveniki na UC Riverside so zdaj dekodirali te prej neprozorne signale.
Jedro kodira na stotine beljakovin, ki vsebujejo gradnike za manjše organele. Glavni izziv je bil ugotoviti, kateri so jim signal za sprožitev fotosinteza.
Prej so znanstveniki identificirali specifične beljakovine v rastlinskih jedrih, ki se aktivirajo s svetlobo in sprožijo fotosintezo. V tej študiji so znanstveniki identificirali štiri proteine, ki so del te reakcije. Ti proteini pošljejo signal, ki majhne organe spremeni v kloroplaste, ki ustvarjajo sladkorje, ki spodbujajo rast.
Profesorica botanike UCR Meng Chen je dejala, »Prevodniki simfonije so proteini v jedru, imenovani fotoreceptorji, ki se odzivajo na svetlobo. V tem članku smo pokazali, da tako rdeči kot modri fotoreceptorji, občutljivi na svetlobo, sprožijo simfonijo. Aktivirajo gene, ki kodirajo gradnike fotosinteze.«
Posebna okoliščina v tem primeru je, da lokalni (jedro) in oddaljeni glasbeniki dirigirajo simfonijo v dveh ločenih "sobi" znotraj celice. Posledično morajo prevodniki (fotoreceptorji), ki so prisotni samo v jedru, prenesti nekaj sporočil glasbenikom, ki so daleč stran. Štirje nedavno identificirani proteini od jedra do kloroplastov uravnavajo to zadnjo stopnjo.
Chen je dejal, »Trenutno veliko raziskav opisuje komunikacijo iz organelov nazaj v jedro. Če je nekaj narobe z organeli, bodo poslali signale v "glavni štab" jedra. Veliko manj je znanega o signalih za uravnavanje aktivnosti, ki se pošiljajo iz jedra v organele«.
»Jedro lahko podobno nadzira izražanje mitohondrijskih in kloroplastnih genov. Torej bi lahko načela, ki se jih naučimo iz komunikacijske poti jedro-kloroplast, izboljšala naše razumevanje, kako jedro uravnava mitohondrijske gene in njihovo disfunkcijo pri raku.«
»Pomen razumevanja, kako je fotosinteza nadzorovana, ima aplikacije zunaj raziskav bolezni. Človeška naselja na drugem planetu bi verjetno zahtevala kmetovanje v zaprtih prostorih in ustvarjanje lahke sheme za povečanje donosa v tem okolju. Še bolj takoj, sprememba podnebja postavlja izzive za pridelovalce pridelkov na tem planetu.«
Referenca dnevnika:
- Hwang, Y., Han, S., Yoo, CY et al. Anterogradna signalizacija nadzoruje transkripcijo plastida preko sigma faktorjev ločeno od genov jedrske fotosinteze. Nat Commun 13, 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
