Ana sayfa Bilim Gündemi Bitkilerin mavi ışığa tepki vermesinde etkili olan moleküler mekanizma aydınlatıldı

Bitkilerin mavi ışığa tepki vermesinde etkili olan moleküler mekanizma aydınlatıldı

128
(Kaynak: Çalışmanın yürütücüsü Prof. Shabek'in laboratuvarı)

Bitkiler ışığı geniş bir spektrumda algılayabilir ve ışığa tepki verebilir. Nature Communications Biology’de yayınlanan yeni çalışmada bitkilerin mavi ışığa nasıl tepki verdikleri araştırıldı. Çalışma ekibinden Prof. Nitzan Shabek, “Bitkiler bizden çok daha iyi görebilir” açıklamalarında bulundu.

Bitkilerin ışığı tespit etmekte kullandıkları göz gibi özel organları yoktur. Ancak ışığı tespit edebilmek için kullandıkları reseptörleri bulunmaktadır. Söz konusu reseptörler neredeyse her dalga boyundaki ışığı algılayabilirler. Reseptörlerden biri kriptokrom adı verilen mavi ışık fotoreseptörleridir. Kriptokromlar bitkiye doğru gelen fotonların tespit edilmesiyle eşsiz bir fizyolojik yanıtı tetikleyerek ışık faktörüne karşı içyapıda tepki üretir.

Bitkilerde, bakterilerde ve hayvanlarda benzer yapıda olan kriptokromlar muhtemelen milyarlarca yıl önce yaşayan ilk bakterilerle birlikte ortaya çıkmıştır. İnsanlarda göz içerisinde sirkadiyen saatin korunmasında da iş gören kriptokromlar bulunmaktadır. Bitkilerdeki kriptokromlar ise tohum çimlenmesi, çiçeklenme zamanı ve sirkadiyen saatin korunması gibi kritik süreçlerde işlev görmektedir. Tüm bunlar bu zamana kadar bilinse de, düzenleme ve ışığın neden olduğu yapısal değişiklikler belirsizliğini korumaktaydı.

4 Ocak’ta yayınlanan çalışmada, Arabidopsis thaliana bitkisinin mavi ışık reseptörü olan cryptochrome-2’nin kristal yapısı belirlendi. Molekülün ışığı algılayan kısmının ışık partikülleri ile reaksiyona girdiğinde yapı değiştirdiği ve tek bir birim halinden, birbirine bağlı dört birimden oluşan bir yapıya dönüştüğü görüldü. Bu yeniden düzenlenme ise belirli genlerin aktifleşip işlev görmesine neden oluyordu. Prof. Shabek, ışık ile teşvik edilen ve oligomerizasyon adı verilen bu yeniden düzenleme sürecinden bahsederek protein içindeki bazı elementlerin mavi ışığa maruz kaldığında değişikliklere uğradığını, bu değişiklerle birlikte gen anlatımını kontrol eden transkripsiyon düzenleyicilerinin işletildiğini ifade ediyor.

Cryptochrome-2’nin yapısının anlaşılması, bitkilerin çevrelerini moleküler seviyeden organizma düzeyine kadar nasıl algıladıklarına odaklanan çalışmaların bir parçası olarak önemini korumaktadır. Shabek, “Çalışma, bitkilerdeki algı mekanizmalarının anlaşılmasına yönelik uzun vadeli hedeflerimizin bir parçasıdır” açıklamalarında bulunuyor. Araştırmacılar, mavi ışık reseptörünün kristal yapısını ilk olarak iki yıl önce X-ışını kristalografisi ve biyokimya odaklı yaklaşımlar kullanarak ortaya koymuştu. Bitki bilimlerinin ve yapıya odaklanan biyoloji alanlarının gelişmesiyle birlikte ilk çalışmanın eksik parçaları tamamlanarak bitkilerin ışığa verdiği tepkinin moleküler mekanizması aydınlatıldı.

Kaynak: https://phys.org/news/2021-01-uncovering-blue.html