Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Yarım asırdır botanikçiler, bir bitki hücresinin komuta merkezi olan çekirdeğin , hücrenin diğer bölümlerine talimatlar göndererek onları fotosentezle ilerlemeye zorladığını biliyorlar. Bu talimatlar protein formunda gelir ve onlar olmadan bitkiler yeşile dönmez veya büyümez.

UCR botanik profesörü Meng Chen, "Bizim meydan okumamız, çekirdeğin daha küçük organeller için yapı taşları içeren yüzlerce proteini kodlamasıydı. Hangilerinin fotosentezi tetikleme sinyali olduğunu belirlemek, samanlıkta iğne aramak gibiydi" dedi.

Chen'in laboratuvarındaki bilim adamlarının bu proteinlerden dördünü bulmak için kullandıkları süreç, şimdi bir Nature Communications makalesinde belgeleniyor.

Daha önce, Chen'in ekibi, bitki çekirdeklerindeki belirli proteinlerin ışıkla aktive edildiğini ve fotosentezi başlattığını göstermişti. Yeni tanımlanan bu dört protein, küçük organları büyümeyi sağlayan şekerler üreten kloroplastlara dönüştüren bir sinyal göndererek bu reaksiyonun bir parçasıdır. 

Chen, tüm fotosentez sürecini bir senfoniye benzetiyor.

Chen,"Senfoninin iletkenleri, çekirdekte ışığa tepki veren fotoreseptörler adı verilen proteinlerdir. Bu yazıda hem kırmızı hem de mavi ışığa duyarlı fotoreseptörlerin senfoniyi başlattığını gösterdik. Fotosentezin yapı taşlarını kodlayan genleri aktive ediyorlar."dedi.

Bu durumda benzersiz durum, senfoninin hücredeki iki "odada" hem yerel (çekirdek) hem de uzak müzisyenler tarafından icra edilmesidir. Bu nedenle, sadece çekirdekte bulunan iletkenlerin (fotoreseptörler) uzaktaki müzisyenlere uzaktan bazı mesajlar göndermeleri gerekir. Bu son adım, çekirdekten kloroplastlara giden yeni keşfedilen dört protein tarafından kontrol edilir.

Bu çalışma, kanserin tedavisine yardımcı olacağı umuduyla Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edildi. Bu umut, bitki hücrelerindeki kloroplastlar ile insan hücrelerindeki mitokondriler arasındaki benzerliklere dayanmaktadır. Her iki organel de büyüme için yakıt üretir ve her ikisi de genetik materyali barındırır.

Şu anda, birçok araştırma organellerden çekirdeğe geri iletişimi açıklamaktadır. Organellerde bir sorun varsa, çekirdeğe sinyaller gönderirler. Çekirdekten organellere gönderilen aktivite düzenleyici sinyaller hakkında çok az şey biliniyor.

Chen, "Çekirdek, mitokondriyal ve kloroplast genlerinin ifadesini benzer bir şekilde kontrol edebilir. Dolayısıyla, çekirdekten kloroplasta iletişim yolundan öğrendiğimiz ilkeler, çekirdeğin mitokondriyal genleri nasıl düzenlediğini ve bunların kanserdeki işlev bozukluklarını nasıl düzenlediğine dair anlayışımızı ilerletebilir." dedi.

Fotosentezin nasıl kontrol edildiğini anlamanın önemi, hastalık araştırmasının ötesinde uygulamalara sahiptir. Başka bir gezegendeki insan yerleşimleri, muhtemelen kapalı alanda çiftçilik yapmayı ve o ortamdaki verimi artırmak için bir ışık planı oluşturmayı gerektirecektir. Daha da önemlisi, iklim değişikliği bu gezegendeki mahsul yetiştiricileri için zorluklar yaratıyor.

Chen, "Bu gezegende hayatta kalabilmemizin nedeni, bitkiler gibi organizmaların fotosentez yapabilmesidir. Onlar olmadan insanlar dahil hiçbir hayvan yoktur. Bitki büyümesinin tam olarak anlaşılması ve manipüle edilmesi, gıda güvenliği için hayati önem taşımaktadır." şeklinde aktardı.

Makale:nature.com