„Baltymų krumpliaračiai“ kontroliuoja fotosintezę

Augalų prisitaikymas prie šviesos pokyčių

Baltymų kinazė STN8 (raudonasis žymeklis) © MPI veisimo tyrimams
skaityti garsiai

Fotosintezė yra vienas iš svarbiausių organinių medžiagų susidarymo, taigi ir gyvybės žemėje procesų. Dabar Vokietijos ir Italijos mokslininkų komanda išsiaiškino, kaip baltymai kontroliuoja augalo fotosintetinio aparato pritaikymą prie besikeičiančių šviesos sąlygų. Rezultatai bus paskelbti dabartiniame „Gamtos“ numeryje.

Fotosintezė yra gana sudėtingas procesas, be kurio gyvenimas žemėje būtų sunkus arba įmanomas tik egzotiniams mikroorganizmams. Augalai, dumbliai ir kai kurios bakterijos iš saulės spindulių, vandens ir anglies dioksido išskiria energijos nešiklį cukrų ir deguonį. Augalai ir dumbliai turi galimybę reaguoti į šviesos kokybės ir kiekio pokyčius: jie gali kompensuoti energijos suvartojimą ir sunaudojimą per trumpą laiką.

Trys skirtingi mechanizmai vaidina pagrindinį vaidmenį, tačiau jau buvo žinomas tik vienas svarbiausias dalyvaujantis fermentas. Mokslininkų komanda iš Miuncheno, Kelno, Jenos, Diuseldorfo ir Italijos „Lodi“ dabar gali stebėtinai parodyti, kad šiems trims pagrindiniams mechanizmams reguliuoti reikalingas tik dar vienas fermentas, kaip rašoma dabartiniame „Nature“ leidinyje.

„Fotosintezė vyksta labai specializuotame mini fabrike, žaliose chloroplastuose, kurie yra erdviškai atskirti nuo likusios ląstelės“, - aiškina Thomas Pfannschmidt iš Jenos universiteto. "Saulės šviesos energija I ir II fotosistemų pagalba dviem iš eilės paverčiama į chemiškai naudojamą energiją."

Trys gudrybės sandėlyje

Kintant apšvietimo sąlygoms, augalas dabar įjungia fotosintezės įrenginių „mygtukus“ ir taip keičia svarbius „baltymų įrankius“. Galima išskirti tris pagrindinius mechanizmus: viena vertus, trumpalaikis pritaikymas, kurio metu šviesą surenkančios antenos atstatomos per kelias minutes, kita vertus, ilgalaikis pritaikymas, kurio metu per kelias dienas keičiasi fotosistemos sudėtis ir santykis. Be to, yra galimybė fosforilinti tam tikrus II fotosistemos baltymus, kurie, kaip manoma anksčiau, buvo reikalingi norint pakeisti defektuotus fotosintezinius baltymus. displėjus

{2r}

Mažasis molekulinis pagalbininkas, baltymų kinazė STN7, yra atsakingas už pirmąjį ir antrąjį adaptacijos būdus, o susijusi kinazė - STN8 - už trečiąjį adaptacijos tipą. Nors STN7 vaidmuo pirmojoje adaptacijos formoje jau buvo žinomas, Kelno ir Miuncheno tyrimų komanda, palaikoma Jenos ir Diuseldorfo, parodė, kad STN7 taip pat reikalingas antrajai adaptacijos formai ir STN8 fermento vaidmeniui trečiajame. Nustatykite adaptacijos tipą. Taigi Maksio Planko augalų tyrimų instituto K ln vadovaujama komanda Dario Leister nustatė gaires tyrimų apie fotosintezės mechanizmo pritaikymą kintančioms šviesos sąlygoms.

Specialių genų reguliavimas chloroplaste

STN8 keičia II fotosistemos širdį fosforilindamas baltymus ten. Šis fosforilinimas buvo laikomas lemiamu reikšme ilgą laiką pakeičiant nepakankamus II fotosistemos baltymus. Tačiau tyrėjai sugebėjo parodyti, kad II fotosistemos baltymų fosforilinimas nėra atsakingas už jų mainus. Todėl kyla klausimas, kam reikalingas tas fosforilinimas. Šį ir klausimą, kaip STN7 kinazė koordinuoja trumpalaikį ir ilgalaikį fotosintezės pritaikymą, tyrėjai nori tęsti ateityje. Jie jau pateikė keletą užuominų „Nature“ leidinyje: Atrodo, kad tam tikrų fotosintetinių baltymų fosforilinimas yra atsakingas už specifinių genų reguliavimą chloroplastuose ir ląstelių branduoliuose.

(MPI veislininkystės tyrimams, LMU Miunchenas, Jenos universitetas, 2005 10 20 - AHE)