پژوهشی در مورد چگونگی درک نور نامرئی توسط گیاهان

با استفاده از نور گیرنده های تخصصی ، گیاهان می توانند از نوری استفاده کنند که برای ما نامرئی است. تجزیه و تحلیل ساختاری گیرنده UVR8 به تازگی کشف شده نشان می دهد که چگونه سیگنال های نور ماوراء بنفش منجر به اصلاح گیرنده نور می شوند. در این روش گیاه شروع برنامه مهم محافظت را نشان می دهد.

گیاهان رشد ، جوانه زنی ، تشکیل گل و کنترل ریتم روز و شب خود را از طریق درک نور کنترل می کنند. به طوری که گیاهان واقعاً می توانند نور را "ببینند" ، آنها گیرنده های نوری دارند که در طیفهای مختلف نور تخصصی هستند. شناخته شده ترین گیرنده های نوری ، به اصطلاح فیتوکروم ها هستند که نسبت بین نور و نور قرمز تیره را اندازه گیری می کنند. آنها فرآیندهای مهم رشد گیاهان ، از جمله جوانه زنی بذر و سبز شدن بخش هایی از گیاهان را کنترل می کنند.

با این حال ، گیاهان همچنین می توانند نوری را که برای ما نامرئی است درک کنند. مطالعات در دهه 1970 قبلاً نشان داد که گیاهان در معرض نور ماوراء بنفش (UV) در برابر نور ضد آفتاب ایجاد می کنند. آنها بخشی از مسیر به اصطلاح سیگنال UV-B هستند که گیاه از آن در برابر اثرات مضر اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند. این اثرات منفی شامل آسیب DNA و کاهش فتوسنتز است . گیرنده های نوری که مسیر سیگنال UV-B را تحریک می کنند مدت طولانی نیستند. گیرنده UVR8 UV اخیراً به عنوان بخشی از این خط سیگنال کشف شد. با این حال ، هنوز مشخص نیست که گیرنده دقیقاً چه میزان نور UV را جذب می کند و سیگنال را به سلول منتقل می کند.

با تجزیه و تحلیل ساختاری گیرنده UVR8 از تالیا Arabidopsisدانشمندان اکنون به نحوه عملکرد UVR8 به عنوان سنسور UV توجه می کنند. در سلولهای گیاهی ، گیرنده های UVR8 در دو حالت ساختاری وجود دارد: یک سبک و یک شکل تاریک. در تاریکی ، مولکول UVR8 به شکل حلقه با یک مولکول UVR8 دوم ارتباط می یابد. این دو مولکول شبیه شیرینی مانند یک ساندویچ توسط پل های نمکی و اسیدهای آمینه معطر در کنار هم نگه داشته می شوند. اگر گیاه با تابش اشعه ماوراء بنفش تابش شود ، ساندویچ پیراشکی دوباره به دو مولکول جدا می شود. سپس اینها رایگان هستند تا با سایر شرکای پروتئینی ارتباط برقرار کنند. در مورد UVR8 ، عامل COP1 ، که مسئول آغاز برنامه حفاظت از ژنتیک است ، اام آور است.

گیاهان اصلی ، مانند خزه ها ، دارای گیرنده UV UVR8 نیز هستند.  او برنامه حفاظت ژنتیکی را که گیاهان برای محافظت از خود در برابر اشعه UV مضر استفاده می کنند ، آغاز می کند.
گیاهان اصلی ، مانند خزه ها ، دارای گیرنده UV UVR8 نیز هستند. او برنامه حفاظت ژنتیکی را که گیاهان برای محافظت از خود در برابر اشعه UV مضر استفاده می کنند ، آغاز می کند.

جابجایی به جلو و عقب بین مولکول منفرد و مضاعف با گیرنده UVR8 به دلیل ویژگی ساختاری ویژه ای که UVR8 را از همه دیگر گیرنده های شناخته شده قبلی متمایز می کند ، امکان پذیر است: به جای ساختار کروموفور معمولی برای گیرنده های گیرنده ، یک اسید آمینه در سطح تماس خود دارد. هرم ، که از باقی مانده های تریپتوفان تشکیل شده است. الکترونهای این اسیدهای آمینه توسط یک محرک نوری UV برانگیخته می شوند و به اسیدهای آمینه همسایه منتقل می شوند. در این روش بارهایی خنثی می شوند که دو مولکول را در کنار هم نگه داشته و مولکول های UVR8 را از هم جدا می کنند. هرم تریپتوفان از این رو حسگر تعیین کننده نور UV است که نور را ضبط می کند و انرژی نوری جذب شده را منتقل می کند.

UVR8 را می توان در گیاهان اصلی مانند خزه و جلبک نیز یافت . بنابراین دانشمندان گمان می کنند که گیرنده به گیاهان برای زنده ماندن در تاریخ اولیه زمین ، هنگامی که زمین در معرض مقادیر حتی بیشتری از نور ماوراء بنفش قرار گرفته است ، کمک می کند.

اصلاح ساختاری گیرنده ناشی از سیگنالهای نوری نیز می تواند به بیوتکنولوژیست ها کمک کند تا ابزارهای جدیدی را توسعه دهند. پروتئین ها ، که معماری آن توسط تابش نور کنترل می شود ، در تحقیقات بیولوژیکی سلولی به ابزارهای ارزشمندی تبدیل شده اند. با Photoswitchableمولکولها می توانند فرآیندهای موجود در سلولهای زنده را ردیابی کرده و آنها را به اندامهای خاص اختصاص دهند. همانطور که آزمایشات محققان نشان می دهد ، جهش در هرم تریپتوفان حتی می تواند طیف جذب UVR8 را تغییر دهد.

منابع