|
Как растения воспринимают свет
|
|
|
|
Растения полагаются на свою способность чувствовать свет для выживания. Но, в отличие от животных, у растений нет глаз, заполненных фоторецепторами для захвата и передачи сообщений от визуальных стимулов. Вместо этого растения покрыты сетью светочувствительных фоторецепторов, которые обнаруживают разные длины волн света, что позволяет им регулировать свой жизненный цикл и приспосабливаться к условиям окружающей среды. Теперь ученые из Института Ван Анделя и Вашингтонского университета определили молекулярную структуру одного из этих жизненно важных фоторецепторов - белка, известного как PhyB, - обнаружив совершенно другую структуру, чем была известна ранее. Результаты, опубликованные сегодня в журнале Nature, могут иметь значение для сельскохозяйственных и «зеленых» методов биоинженерии, сообщает Phys.
|
|
|
|
«Фоторецепторы, такие как PhyB, помогают растениям ощущать окружающий мир и реагировать на него, влияя на поддерживающие жизнь процессы, такие как избегание тени, прорастание семян, определение времени цветения и развитие хлоропластов, которые преобразуют свет в полезную энергию», - говорится в исследовании. Профессор VAI Хуйлинь Ли, доктор философии, соавтор исследования. «Наша новая структура проливает свет на то, как работает PhyB, и имеет потенциал для множества приложений в сельском хозяйстве, возобновляемых источниках энергии и даже в сотовой визуализации».
|
|
|
Понимание формы PhyB важно, потому что его структура напрямую влияет на то, как PhyB взаимодействует с другими молекулами, сообщая об изменениях в условиях освещения и помогая растениям адаптироваться, вызывая изменения в экспрессии генов. Предыдущее исследование PhyB предоставило только усеченный снимок, а не детальную визуализацию всей молекулы. Чтобы определить изображение PhyB с почти атомным разрешением, Ли и соавтор исследования Ричард Д. Вьерстра, доктор философии из Вашингтонского университета, обратились к одному из наиболее изученных растений на Земле - скромному сорняку под названием Arabidopsis thaliana. Это небольшое цветущее растение является идеальной моделью для исследований, поскольку оно быстро размножается, имеет небольшие размеры и его легко выращивать.
|
|
|
|
Используя мощный криоэлектронный микроскоп VAI, или крио-ЭМ, исследовательская группа сделала около 1 миллиона изображений частиц PhyB, связанных с его естественным хромофором - молекулой, которая поглощает свет определенного цвета. Затем они сузили изображения до 155 000, которые использовали для построения полной визуализации структуры PhyB на околоатомном уровне 3,3 ангстрем. Их работа преподнесла сюрприз: вместо параллельной структуры, описанной в более ранних исследованиях, они обнаружили сложную трехмерную структуру с параллельными и антипараллельными участками. Полученные данные свидетельствуют о том, что PhyB может усиливать небольшие изменения в светочувствительных хромофорных молекулах и резко менять свою форму в ответ - движение, которое сообщает растению о доступности света.
|
|
|
|
Это открытие является результатом более чем десятилетнего сотрудничества между Ли и Вьерстра и революционизирует наши знания о PhyB и фитохромах, семействе рецепторов, к которым принадлежит PhyB. До сих пор считалось, что PhyB и другие фитохромы, вероятно, аналогичны тем, которые используются одноклеточными организмами, такими как некоторые бактерии. Сегодняшние результаты опровергают эту теорию и закладывают основу для дальнейших исследований сложных деталей функции PhyB и фитохрома.
|
|
|
|
Источник
|
|
|
