Mezinárodní tým vědců o životě pod vedením UCLA hlásí objev mechanismů regulujících růst rostlin, které by mohly poskytnout nový pohled na to, jak biologické hodiny savců ovlivňují lidské zdraví. Výzkum bude publikován 21. října v časopise Science.
V posledních dvou desetiletích biologové zjistili, že starověké fotoreceptorové proteiny známé jako kryptochromy určují způsob, jakým lidé, zvířata a rostliny reagují na světlo, a také jejich cirkadiánní hodiny. Tyto kryptochromy také řídí migraci ptáků a motýlů a umožňují jim cestovat na velké vzdálenosti.
V novém výzkumu vědci z UCLA, Japonska, Koreje a Číny podávají zprávu o skupině proteinů, které nazývají inhibitory modrého světla kryptochromů – BIC – které inhibují všech devět funkcí kryptochromů, které výzkumníci analyzovali v malém hořčice Arabidopsis.
Hlavní autor Chentao Lin, profesor molekulární biologie na UCLA, který 25 let studoval kryptochromy, se domnívá, že BIC mají pravděpodobně své protějšky v lidských cirkadiánních hodinách a u ptáků a jiných zvířat, ačkoli to dosud nebylo objeveno v jiné organismy než rostliny.
Když vědci odstranili kryptochromy, ale ponechali si BIC, Arabidopsis vyrostl nejméně dvakrát tak vysoko, než když jsou tyto kryptochromy přítomny, a kvetení nastalo později. Když vědci odstranili BIC, ale ponechali kryptochromy z Arabidopsis, rostliny rostly o něco kratší, než je obvyklé. Když přidali další BIC, rostliny vyrostly vyšší a vykvetly později - stejný výsledek, ke kterému došlo, když odstranili kryptochromy. BIC tedy inhibují kryptochromy, dospěli vědci k závěru.
Kryptochromy byly objeveny v rostlinách v roce 1993 a poté nalezeny u hmyzu, ptáků, korálů a lidí. Kryptochromy hrají roli při snímání světla a v našem spánkovém cyklu spolu s dalšími proteiny cirkadiánních hodin. Umožňují také korálům vytvářejícím útesy vnímat měsíční světlo, což jim umožňuje plodit se každý týden na jaře po úplňku, řekl Lin. Výzkumníci později zjistili, že kryptochromy hrají roli při nemocech, včetně cukrovky, bipolární poruchy a rakoviny. Když vědci odstranili kryptochromy nebo hodinové geny, myši byly postiženy cukrovkou a dalšími poruchami.
Kryptochromy zůstávají ve tmě neaktivní, ale aktivují se, jakmile pohltí fotony – částice světla. Předpokládá se, že se vyvinuly ze starověkého enzymu opravujícího DNA, i když již neopravují DNA, řekl Lin.
Sluneční světlo obsahuje celé spektrum světla, včetně modrého světla, červeného světla, zeleného světla a žlutého světla. Společně je vidíme jako bílé světlo, ale různé barvy světla mohou být odděleny hranolem. Vědci vystavili Arabidopsis modrému světlu. (Pro fotosyntézu potřebují rostliny pouze modré světlo a červené světlo, což vysvětluje, proč rostlinné fotoreceptory absorbují pouze modré světlo a červené světlo, což je důvod, proč většina rostlin vypadá zeleně.)
V roce 1995, když byl postdoktorandem, Lin objevil malou molekulu spojenou s kryptochromy, která absorbuje modré fotony. Od vstupu na fakultu molekulární, buněčné a vývojové biologie v roce 1996 Lin a studenti a výzkumníci UCLA v jeho laboratoři učinili mnoho objevů o kryptochromech, což vedlo k novému zjištění.
Vědci stále neznají mnoho podrobností o tom, jak kryptochromy fungují u lidí, včetně jejich role při rakovině. Budoucí studie toho, jak se kryptochromy chovají v různých organismech, může vést k plnějšímu pochopení různých biologických jevů, řekl Lin, například jak rostliny kontrolují dobu květu, jak ptáci a motýli řídí jejich sezónní migraci a jak biologické hodiny savců ovlivňují lidské zdraví.
