Hur växter skyddar sig mot starkt ljus

Jingfang Hao, senior forskningsingenjör vid Institutionen för växtfysiologi vid Umeå universitet, säger att ljusskyddet som de studerat är en biologisk process som kallas ”non-photochemical quenching” (NPQ), som växter utför för att bli av med överskottet av absorberat ljus genom omvandling till värme vid stark belysning.

Jingfang Hao

Bild Privat

– Den negativa regleringen av detta ”fotoskydd” förmedlas av en kloroplast-membran-förankrat protein, kallat ”Supressor of Quenching 1 (SOQ1)”. SOQ1 består av en stromal domän, transmembran domän och en lumenal domän, som innehåller tioredoxin-liknande (Trx), NHL-domän och C-terminal domän (CTD), säger Jingfang Hao och fortsätter:

– Den tidigare studien fastställde att Trx-liknande domän är avgörande för SOQ1-dämpningsfunktionen på ljusskyddet. Vi upptäckte att förutom Trx-liknande domän är CTD oumbärlig för den negativa regleringen av ljusskyddet. Mekanismen är att CTD kan acceptera elektronen från Trx-liknande domän och donera elektronen för att hämma målproteinet som krävs för NPQ.

Varför är detta ett viktigt fynd?

– Eftersom detta är den första studien som rapporterar kristallstrukturen för SOQ1-lumenaldomänen och bestämmer funktionen hos SOQ1-proteinets C-terminala domän. Våra fynd avslöjar en ny mekanism för hur växter skyddar sig mot stark belysning.

Jingfang Hao berättar vidare att när hon undersökte lokaliseringen av SOQ1, isolerade kloroplast-subfraktionerna som intakta tylakoider, tylakoidmembran och lumen.

– Jag blev förvånad över att hitta SOQ1 som kan klyvas som flera avrundade former i den lumenala fraktionen. Våra kinesiska kollegor hittade också dessa avrundade former när de renade SOQ1 lumenala domäner från bakterier. Dessa fynd tyder på att de avrundade formerna kan spela vissa fysiologiska funktioner.

Vilken nytta kommer de här fynden att ha?

– Strukturen av SOQ1 lumenala domän kan ge en referens för forskarna att studera liknande proteiner eller proteiner som innehåller liknande domäner i andra arter. Dessutom ger våra rön ett bidrag till att förstå hur växter anpassar sig till "stressiga" miljöer.

Illustration från artikeln som det går att läsa mer om nedan.

Bild