Как растения отключают фотосинтез ночью?
Фотосинтез — процесс производства пищи растениями — требует солнечного света. Белки, участвующие в нём, должны быть активны на свету, но «бездействовать» в темноте. Этот переход регулируется через редокс-состояние белков (окисление/восстановление).
Известно, что при свете путь ферредоксин-тиоредоксин редуктазы (FTR)/тиоредоксина (Trx) запускает фотосинтез, восстанавливая белки. Однако механизм их отключения в темноте оставался неясным.
Исследователи во главе с Кейсуке Ёсидой и Тору Хисабори обнаружили два белка, которые управляют окислением фотосинтетических белков в темноте:
- Тиоредоксин-подобный белок 2 (TrxL2) — эффективно окисляет множество белков, но восстанавливает только 2CP.
- 2-Цис пероксиредоксин (2CP) — принимает энергию от TrxL2 и передаёт её пероксиду водорода.
Вместе они образуют TrxL2/2CP редокс-каскад, который «перекачивает» энергию от фотосинтетических белков к пероксиду водорода, переводя фотосинтез в режим ожидания до возвращения света.
- Каскад работает и на свету, но его активность маскируется основным активирующим путём FTR/Trx.
- Мутантные растения без 2CP фотосинтезируют нормально на свету, но механизм отключения в темноте у них менее эффективен.
- Это указывает на существование других, пока неизвестных белков со схожей функцией.
Таким образом, открыт ключевой механизм, позволяющий растениям резервировать активность фотосинтетических белков для периодов, когда она действительно полезна.