Światło i rytm dobowy kontrolują rozwój roślin
Światło i rytm dobowy kontrolują szybkość wzrostu i detekcję komórek sąsiadujących oraz odpowiadają za prawidłową regulację sprawności fizycznej i biomasy. U zbiegu tych dwóch procesów leżą czynniki transkrypcyjne PIF (ang. phytochrome-interacting factors – czynniki oddziałujące z fitochromem). Pomimo dokładnych informacji na temat obu ścieżek, szczegóły dotyczące efektorów w dalszej części szlaku sygnałowego są słabo znane. Dzięki finansowaniu ze środków UE w ramach projektu S6KDIURNALGROWTHARAB zdobyto nowe informacje na temat sposobu regulacji kinazy rybosomalnej S6 tworzącej podjednostkę 40S (40S ribosomal protein S6 kinase, S6K) w organizmie rzodkiewnika (Arabidopsis) przez rytm dobowy. S6K jest kinazą TOR (ang. Target of Rapamycin – cel rapamycyny) i regulatorem syntezy białek. Ponadto kinaza S6K u rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) jest regulowana przez dostępność substancji odżywczych, stres osmotyczny, sygnalizację fitohormonu (np. auksyny) oraz cukier. Wcześniejsze badanie przeprowadzone przez członków projektu wykazało, że S6K jest dobrym kandydatem do pełnienia funkcji przełącznika molekularnego między wzrostem komórek a ich proliferacją. Kinaza S6K hamuje proliferację komórek przez powiązanie ze szlakiem RBR-E2F, ale jeden z jej genów, S6K1, ulega wspólnej ekspresji z ważnym składnikiem głównego oscylatora regulującego rytm okołodobowy. Ponieważ kinaza S6K jest kodowana przez dwa geny, S6K1 i S6K2, naukowcy zbadali regulację rytmu dobowego S6K1 i S6K2 u rzodkiewnika na poziomie transkrypcyjnym, translacyjnym i potranslacyjnym. Wyniki badań wykazały, że rytm okołodobowy zapewnia dodatkową regulację transkrypcyjną i potranslacyjną kinaz S6K. Naukowcy śledzili wzorce ekspresji S6K1 i S6K2 w różnych organach roślin z konkretnymi programami rozwoju. W szczególności zbadali hipokotyle, kotyledony i korzenie. Ocenili również, w jaki sposób fenotypy związane ze światłem, rytmem dobowym i wzrostem są powiązane z modulowaniem transkryptu S6K i poziomów białka. Dodatkowa warstwa kontroli transkrypcji jest specyficzna dla danego organu, co sugeruje, że funkcja białka S6K może być dostosowana do konkretnych programów rozwoju roślin. Nowo zidentyfikowane czynniki wpływające na regulację wzrostu i rozwoju roślin poprzez rytm dobowy mogą potencjalnie doprowadzić do przekształcenia programów hodowli roślin. Te odkrycia pozwalają zrozumieć, w jaki sposób reakcje związane ze wzrostem roślin można dostosować do różnych warunków środowiskowych. Ma to szczególne znaczenie, biorąc pod uwagę wyzwania, jakie niesie ze sobą zmiana klimatu w dziedzinie hodowli roślin na świecie.
Słowa kluczowe
Światło, rytm dobowy, wzrost roślin, S6KDIURNALGROWTHARAB, S6K
