Щоб почати фотосинтез, рослини посилають собі антероградні сигнали. Сигнал активує кодовану пластидами РНК-полімеразу бактеріального типу (PEP) для транскрипції генів фотосинтезу пластид. Однак ідентичність антероградного сигналу ще потрібно зрозуміти. Головним завданням було відрізнити регулятори від безлічі необхідних компонентів для транскрипції пластид та інших важливих функцій хлоропластів, таких як фотосинтез.
Вчені з UC Riverside розшифрували ці раніше непрозорі сигнали.
Ядро кодує сотні білків, що містять будівельні блоки для менших органел. Головне завдання полягало в тому, щоб визначити, які з них є сигналом для їх запуску фотосинтез.
Раніше вчені ідентифікували специфічні білки в ядрах рослин, які активуються світлом, запускаючи фотосинтез. У цьому дослідженні вчені ідентифікували чотири білки, які є частиною цієї реакції. Ці білки посилають сигнал, який перетворює малі органи на хлоропласти, які генерують цукри, що стимулюють ріст.
Професор ботаніки UCR Менг Чен сказав, «Провідниками симфонії є білки в ядрі, які називаються фоторецепторами, які реагують на світло. У цій статті ми показали, що і червоні, і сині світлочутливі фоторецептори ініціюють симфонію. Вони активують гени, які кодують будівельні блоки фотосинтезу».
Особливою обставиною в цьому випадку є те, що як місцеві (ядро), так і віддалені музиканти диригують симфонією в двох окремих «кімнатах» у камері. В результаті провідники (фоторецептори), які присутні тільки в ядрі, повинні передавати якісь повідомлення музикантам, які знаходяться далеко. Чотири нещодавно ідентифіковані білки від ядра до хлоропластів регулюють цей останній етап.
Chen сказав, «Наразі багато досліджень описують зв’язок від органоїдів назад до ядра. Якщо з органелами щось не так, вони надсилають сигнали до «штаб-квартири» ядра. Набагато менше відомо про сигнали, що регулюють діяльність, що надсилаються від ядра до органели».
«Ядро може аналогічно контролювати експресію генів мітохондрій і хлоропластів. Таким чином, принципи, які ми вивчаємо на шляху зв’язку між ядром і хлоропластом, можуть сприяти нашому розумінню того, як ядро регулює мітохондріальні гени та їхню дисфункцію при раку».
«Значення розуміння того, як контролюється фотосинтез, має застосування не лише для дослідження захворювань. Людські поселення на іншій планеті, ймовірно, потребуватимуть внутрішнього землеробства та створення легкої схеми для збільшення врожайності в цьому середовищі. Ще більше негайно, зміни клімату створює виклики для виробників сільськогосподарських культур на цій планеті».
Довідка з журналу:
- Хван, Ю., Хан, С., Ю, C.Y. та ін. Антероградна передача сигналів контролює транскрипцію пластид через сигма-фактори окремо від генів ядерного фотосинтезу. Nat Commun 13, 7440 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-35080-0
