Fytokromi

Fytokromi on kasvin viherhiukkasissa, levissä ja joissain bakteereissa esiintyvä sinivihreä väriaineproteiini. Se säätelee mm. organismin hakeutumista valoa kohti ja pigmenttimolekyylien tuotantoa. Kasvissa se aiheuttaa valorytmiin liittyviä muutoksia, kuten päivän pituuteen reagoivien kasvien (pitkänpäivänkasvit ja lyhyenpäivän kasvit) kukintainduktion sekä kasvien talveentumisinduktion. Lisäksi fytokromi laukaisee valossa itävien kasvien itämisprosessin. Fytokromia on kasveissa erittäin vähän, ja vaaditaan vain pieniä säteilytason muutoksia laukaisemaan sen välittämät kemialliset muutokset.

Fytokromin toiminta

Fytokromilla on kaksi muotoa: virittynyt ja virittymätön fytokromi. Erilaiset fytokromit aistivat valoa punaisen eri aallonpituksilla, mutta tavallisesti fytokromi imee virittymättömässä tilassaan punaista valoa, jonka aallonpituus on 660-700 nm. Virittyneessä tilassa se imee kaukopunaista (730-750 nm) valoa, jonka seurauksena proteiini palautuu takaisin virittymättömään tilaan. Fytokromit voivat myös palautua virittymättömään tilaan pimeässä ns. pimeäpalautumisen avulla, joka on lämpötilasta riippuvaista.

Kasvien fytokromien virittymättömästä muodosta käytetään lyhennettä P660 (helakanpunaisen valon, 660 nm, vastaanottaja) sekä virittyneestä muodosta lyhennettä P730 (pidempiaaltoisen punaisen värin, 730 nm, vastaanottaja). Lyhenteet merkitsevät sitä valon aallonpituutta, jota fytokromi imee tehokkaimmin. Esimerkiksi auringon paistaessa P660 muuttuu nopeasti aktiiviseksi P730 fytokromin muodoksi, joka taas imee tehokkaasti 730 nm aallonpituutta. Tämän seurauksena, tai hitaasti pimeässä, fytokromi muuttuu takaisin P660-muotoon. Riittävä määrä fytokromin tehokasta muotoa aiheuttaa kukkimishormonin välityksellä kasvin kasvupisteiden ohjelmoitumisen generatiiviseen (suvulliseen)vaiheeseen, eli kukkimiseen. Päivän pituudesta riippuu, ehtiikö kasvissa valoisaan aikaan syntyä tarpeeksi fytokromin tehokasta muotoa kukkimisen indusoimiseksi ennen kuin pimeällä tehokas muoto alkaa taas palautua P660 muotoon.

Fytokromin rakenne

Fytokromit ovat dimeerisiä proteiineja, jotka koostuvat valoa aistivasta osasta ja signaalia välittävästä osasta. Punainen valo saa aikaan niissä rakenteellisia muutoksia, jotka muuttavat tämä proteiinin toimintaa. Toiminta voi olla entsyymiaktivisuutta tai sitoutuminsta toisiin solun proteiineihin. Esimerkiksi kasveilla valo edesauttaa fytokromin sitoutumista PIF-molekyyleihin (engl. phytochrome-interacting factor), jotka yhdessä aktivoivat geenien ilmentymistä kasveilla.

Lähteet

• Pankakoski, A. 2003. Puutarhurin kasvioppi. Edita Prima Oy. Helsinki.
• Burgie ES and Vierstra RD. Phytochromes: an atomic perspective on photoactivation and signaling. Plant Cell. 2014 Dec;26(12):4568-83.

Aiheesta muualla

• Plant Physiology Information Website: Phytochrome (englanniksi)