Ve výzkumu publikovaném v Science odhalil mezinárodní tým výzkumníků pod vedením vědců z Centra pro vědu o udržitelných zdrojích RIKEN v Japonsku, zemědělské a lesnické univerzity Fujian v Číně a Kalifornské univerzity v Los Angeles mechanismy, pomocí kterých se zapíná a vypíná kryptochrom 2 - klíčový fotoreceptor, který umožňuje rostlinám reagovat na modré světlo, což umožňuje rostlinám zůstat na světlo citlivé.
Rostliny se při fotosyntéze spoléhají na světlo, kterým produkují energii, ale reakce na světlo je důležitá i jinak. Rostliny rostou během noci a využívají energii, kterou si uložili během dne, a rostliny s dlouhým dnem začnou kvést, když se den prodlouží a noc zkrátí. Ačkoli bylo dlouho známo, že modré světlo hraje klíčovou roli při aktivaci reakce rostlin v přirozeném světelném prostředí, prostřednictvím působení kryptochromů - fotoreceptorů modrého světla - a dalších fotoreceptorů, mechanismus, kterým byla reakce zapínána a vypínána, zůstal nepolapitelný..
V posledních letech došlo k významnému pokroku v pochopení funkce kryptochromů. Zpočátku se předpokládalo, že receptory byly aktivovány a inaktivovány prostřednictvím procesu „fotoredukce“– systému podobného tomu, který se používá v procesu fotosyntézy, kde se přenášejí elektrony a pohybují energií mezi molekulami.
Aby se zjistilo, zda se jedná o skutečný mechanismus, skupina začala screeningem transgenních linií Arabidopsis - modelové trávy používané v genetice rostlin - pomocí knihovny FOX vyvinuté Takanari Ichikawou a Minami Matsui z bývalého RIKEN Plant Science Center, abychom našli linie, které exprimovaly fenotypy podobné mutantnímu kmeni, který správně nereaguje na modré světlo. Identifikovali linie, které nadměrně exprimují protein nazvaný BIC1, který odpovídal mutantnímu fenotypu. Zjistili, že tento protein blokuje činnost fotoreceptoru kryptochromu 2.
Sérií experimentů se jim dále podařilo prokázat, že nejde o proces fotoredukce, a odhalili přesný mechanismus, kterým k tomu dochází. Ukazuje se, že kryptochrom 2 prochází konformační změnou – nabývá dimerní formy – když je vystaven modrému světlu, a že tato homodimerní forma je aktivní formou. Dimerní forma však zmizela v přítomnosti proteinu BIC1. "Ukázali jsme," říká Matsui, jeden z vedoucích studie, "že existuje desenzibilizační mechanismus, kde je fotoaktivovaný fotoreceptor regulován modrým světlem, aby se zabránilo nadměrné reakci. To je důležité, protože to umožňuje rostlinám udržovat homeostázu jejich citlivosti na modré světlo, aby se přizpůsobily kolísavému světelnému prostředí v přírodě."
Matsui pokračuje: "Doufáme, že se prostřednictvím této práce naučíme, jak můžeme využít působení BIC1 k vývoji rostlin s lepšími charakteristikami biomasy. Tato práce je také důležitá, protože zvířecí kryptochromy také tvoří homodimery, a to nám může pomoci získejte vodítka k tomu, jak se u zvířat udržuje cirkadiánní rytmus."
