Tutkijat ovat löytäneet pitkään etsityn vastauksen siihen, millaiseen biokemialliseen mekanismiin yleisesti käytetyn bakteerifytokromin toiminta perustuu.
Fytokromin havaittiin toimivan valoaktivoituvan histidiinikinaasin sijaan fosfataasina, joka punaisen valon seurauksena poistaa kohdeproteiinistaan fosfaatin.
Jyväskylän yliopiston tutkijoiden Heikki Takalan ja Janne Ihalaisen johtama kansainvälinen ryhmä hyödynsi tutkimuksessaan useita biokemiallisia ja rakenteellisia menetelmiä.
Tutkimuksen tulokset julkaistiin Nature Communications -lehdessä.
Tärkeitä valoreseptoreita
Kasvit ja bakteerit sopeutuvat jatkuvasti ympäröiviin valo-olosuhteisiin, jotka aiheuttavat muutoksia niiden kasvussa ja kehityksessä. Muutoksen välikappaleina toimivat valoon reagoivat proteiinit, valoreseptorit.
Fytokromit ovat valoreseptoreja, jotka aistivat punaista valoa. Valo aiheuttaa fytokromissa rakennemuutoksia, jotka alkavat sen valoa absorboivassa molekyylissa, kromoforissa.
Fytokromeihin paneutuneet tutkijat ovat keskittyneet muutamiin malliproteiineihin. Yksi suosituimmista mallifytokromeista on Deinococcus radiodurans -bakteerista löytyvä DrBphP.
Jyväskyläläisten johtama ryhmä sai selville, että DrBphP:n aktiivisuus ei ollut kadonnut vaan tähän mennessä tunnettuihin fytokromeihin verrattuna käänteinen.
”Tavallisesti bakteerifytokromit toimivat histidiinikinaaseina, jotka fosforyloivat kohdeproteiinejaan”, kuvailee Helsingin yliopiston tutkija Elina Multamäki.
Tulokset yllättivät
Ryhmä myös loi tutkimuksessaan kahden fytokromiproteiinin yhdistelmän, kimeeran, jossa valoa aistiva osa otettiin DrBphP-proteiinista ja biokemiallisesti aktiivinen osa erään agrobakteerin fytokromista.
”Tällä kimeeralla osoitimme, että DrBphP:n aktiivisuus pystytään kääntämään takaisin histidiinikinaasiksi vaihtamalla aktiivinen osa toiseen”, Janne Ihalainen kertoo.
(Kuva Heikki Takala ja Hanna Salomäki) Deinococcus radiodurans -bakteereista löytyvä fytokromi toimiikin fosfataasina, joka punaisen valon seurauksena poistaa kohdeproteiinistaan fosfaatin.
Tulokset olivat tutkijoiden mielestä ennalta odottamattomia.
”Ne osoittavat, että bakteerifytokromien signalointi on monipuolisempaa kuin aiemmin on luultu, mutta niiden valon aistiminen on varsin universaali ominaisuus”, Ihalainen sanoo.
