Fotosentezi başlatmak için bitkiler kendilerine ileriye dönük sinyaller gönderir. Sinyal, plastid fotosentez genlerinin transkripsiyonu için plastid tarafından kodlanan bakteri tipi RNA polimerazı (PEP) aktive eder. Ancak ileriye doğru sinyalin kimliğinin hala anlaşılması gerekmektedir. Asıl zorluk, düzenleyicileri, plastid transkripsiyonu ve fotosentez gibi diğer temel kloroplast fonksiyonları için gerekli bileşenlerin bolluğundan ayırmak olmuştur.
UC Riverside'daki bilim adamları, daha önce opak olan sinyallerin kodunu çözdüler.
Çekirdek, daha küçük organellerin yapı taşlarını içeren yüzlerce proteini kodlar. Asıl zorluk, hangilerinin onlara tetikleme sinyali verdiğini belirlemekti. fotosentez.
Daha önce bilim insanları bitki çekirdeklerinde ışıkla aktive olan ve fotosentezi tetikleyen spesifik proteinler tanımlamışlardı. Bu çalışmada bilim insanları bu reaksiyonun parçası olan dört protein belirlediler. Bu proteinler, küçük organları, büyümeyi tetikleyen şekerler üreten kloroplastlara dönüştüren bir sinyal gönderir.
UCR botanik profesörü Meng Chen şunları söyledi: “Senfoninin iletkenleri, ışığa tepki veren, fotoreseptör adı verilen çekirdekteki proteinlerdir. Bu yazıda hem kırmızı hem de mavi ışığa duyarlı fotoreseptörlerin senfoniyi başlattığını gösterdik. Fotosentezin yapı taşlarını kodlayan genleri aktive ediyorlar.”
Bu durumda özel durum, hem yerel (çekirdek) hem de uzaktaki müzisyenlerin senfoniyi hücre içindeki iki ayrı "oda"da yönetmesidir. Sonuç olarak sadece çekirdekte bulunan iletkenlerin (fotoreseptörlerin) uzaktaki müzisyenlere bazı mesajlar iletmesi gerekir. Çekirdekten kloroplastlara kadar yakın zamanda tanımlanan dört protein bu son aşamayı düzenler.
Chen şuraya, "Şu anda pek çok araştırma organellerden çekirdeğe doğru olan iletişimi anlatıyor. Organellerde bir sorun varsa çekirdeğin "karargahına" sinyaller gönderirler. Çekirdekten beyine gönderilen aktiviteyi düzenleyen sinyaller hakkında çok daha az şey biliniyor. organeller".
"Çekirdek, mitokondriyal ve kloroplast genlerinin ifadesini benzer şekilde kontrol edebilir. Dolayısıyla, çekirdek-kloroplast iletişim yolundan öğrendiğimiz ilkeler, çekirdeğin mitokondriyal genleri ve bunların kanserdeki fonksiyon bozukluklarını nasıl düzenlediğine dair anlayışımızı ilerletebilir."
"Fotosentezin nasıl kontrol edildiğini anlamanın önemi, hastalık araştırmalarının ötesinde uygulamalara sahiptir. Başka bir gezegendeki insan yerleşimleri muhtemelen kapalı alanda çiftçilik yapmayı ve o ortamda verimi artırmak için bir ışık planı oluşturmayı gerektirecektir. Daha da acilen, iklim değişikliği bu gezegendeki mahsul yetiştiricileri için zorluklar yaratıyor.”
Dergi Referans:
- Hwang, Y., Han, S., Yoo, CY ve diğerleri. Anterograd sinyalleme, nükleer fotosentez genlerinden ayrı olarak sigma faktörleri aracılığıyla plastid transkripsiyonunu kontrol eder. Nat Commun 13, 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
