Kryptochromy
Kryptochromy (gr. κρυπτό χρώμα (krupto chroma) co oznacza ukryty kolor) – fotoreceptory światła niebieskiego u zwierząt i roślin. Nazwy tej używa się w odniesieniu do specyficznej podklasy receptorów światła niebieskiego – flawoprotein regulujących kiełkowanie, elongację, fotoperiodyzm i inne reakcje wzrostowe roślin. Światło niebieskie pośredniczy także w fototropizmie, ale udział kryptochromów w tym procesie nie jest znany. W tym procesie bierze udział NPH1, białko zawierające flawinową grupę chromoforową, którego widmo absorpcyjne funkcjonalnej cząsteczki pokrywa się z widmem czynnościowym dla procesu fototropizmu i nazywane jest fototropiną[1]. Kryptochromy to białka wczesne ewolucyjnie, pochodzące od fotoliaz – bakteryjnych enzymów flawoproteinowych aktywowanych przez światło i uczestniczących w naprawie dimerów pirymidynowych DNA[1]. U eukariontów kryptochromy utraciły tę zdolność katalityczną.
Kryptochromy odkryto także u koralowców, gdzie biorą udział w koordynacji cyklów rozmnażania w czasie kilku wiosennych nocy podczas pełni księżyca[2]. Znaleziono je również u owadów i ssaków. Dwa kryptochromy znalezione u ssaków odgrywają zasadniczą rolę w rozmnażaniu oraz utrzymywaniu rytmu dobowego[3][4].
Badania sugerują, że kryptochromy ułatwiają nawigację ptaków podczas ich migracji, ponieważ są podstawą funkcjonowania ich magnetycznego zmysłu używanego do wyczuwania pola magnetycznego Ziemi[5].
Inne teorie sugerują, że te zdolności są obecne także u ssaków, ale są uśpione. W ludzkim genomie, geny kodujące Cry1 i Cry2 zostały znalezione odpowiednio na chromosomach 12 i 11.
Historia odkrycia
[edytuj | edytuj kod]Właściwości molekularne kryptochromu opisano po raz pierwszy pod koniec 1993 roku. Przedmiotem badań był mutant hy4 rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana), posiadający zaburzenia w postaci braku hamującego wpływu światła niebieskiego na wzrost hipokotylu[1].
Budowa i funkcja
[edytuj | edytuj kod]Kryptochromy są obecne u wszystkich gatunków roślin. Jest to polipeptyd, który u Arabidopsis thaliana ma masę cząsteczkową równą 75,8 kDa i składa się z 681 aminokwasów. N-końcowy fragment tego polipeptydu wykazuje dużą homologię z bakteryjnymi fotoliazami, natomiast C-końcowy fragment ma budowę zbliżoną do tropomiozyny A z mięśni gładkich szczura. Część środkowa nie wykazuje żadnego podobieństwa do znanych dotąd polipeptydów[1].
U większości roślin występują dwa homologiczne kryptochromy: Cry1 i Cry2. Kryptochromy Cry rzodkiewnika, posiadają dwa chromofory: pterynę i flawinę (substancja zbliżona do pteryny). Chromofor pterynowy jest tym, który bezpośrednio absorbuje foton, co następnie powoduje emisję przez niego energii, która z kolei jest absorbowana przez flawinę. Ta prawdopodobnie pośredniczy w fosforylacji określonej domeny w kryptochromie, tym samym rozpoczynając kaskadę transdukcji sygnału, finalnie wpływającego na regulację ekspresji genów w jądrze komórkowym.
Produkty genów CRY1 i CRY2 uczestniczą w procesie deetiolacji. Poziom Cry2 po naświetleniu światłem niebieskim, ultrafioletowym (UV-A: 320-390 nm) i zielonym szybko się obniża. W warunkach małego natężenia oświetlenia u rzodkiewnika deetiolację kontrolują obydwa typy kryptochromów, natomiast w środowisku o dużym natężeniu oświetlenia, główną funkcję w regulacji tego procesu pełni Cry1[1].
Przypisy
[edytuj | edytuj kod]- ↑ a b c d e 2.6 Regulacja procesów wzrostu i rozwoju przez czynniki środowiskowe. W: Halina Gabryś, Alina Kacperska, Kopcewicz, Stanisław Lewak, Zofia Starck: Fizjologia roślin. Kazimierz Strzałka, Andrzej Tretyn. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2002, s. 167-191. ISBN 83-01-13753-3.
- ↑ O. Levy i inni, Light-responsive cryptochromes from a simple multicellular animal, the coral acropora millepora, „Science”, 318:5849, 2007, s. 467-470, DOI: 10.1126/science.1145432.
- ↑ T. Roenneberg, R.G. Foster. Twilight times: light and the circadian system. „Photochem. Photobiol.”. 66, s. 549–561, 1997.
- ↑ R.G. Foster. Shedding light on the biological clock. „Neuron”. 20, s. 829–832, 1998.
- ↑ Dominik Heyers, Martina Manns, Harald Luksch, Onur Güntürkün i inni. A visual pathway links brain structures active during magnetic compass orientation in migratory birds. „PLos ONE”. 2:6, s. e937, 27 September 2007. DOI: 10.1371/journal.pone.0000937.