Khoa học tự nhiên

Phytochrome - protein nhạy sáng ở thực vật (16/05/2014)

Trong tự nhiên, hầu hết các loài thực vật đều mọc hướng về phía ánh sáng mặt trời. Các nhà khoa học thuộc Đại học Gothenburg, Phần Lan cùng với các cộng sự đã nghiên cứu và tìm hiểu cách thức các protein nhạy sáng trong tế bào thực vật thay đổi trong môi trường có ánh sáng mặt trời. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature số ra mới đây.

Phản ứng chiếu sáng trong thực vật được kích hoạt bởi những thay đổi trong một thụ thể protein sắc tố gọi là phytochrome, một loại protein được tìm thấy trong nhân và tế bào chất của tế bào thực vật với một nồng độ rất nhỏ. Phytochrome có ở hầu hết các loài thực vật và có vai trò trong tất cả các giai đoạn phát triển của thực vật từ lúc hạt nảy mầm cho đến lúc nở hoa. Phytochrome giúp cho thực vật có khả năng nhận biết được vị trí nhận nhiều ánh sáng, phân biệt sáng hoặc tối, ngày hoặc đêm, cũng như nhận biết được chúng đang ở trong bóng râm hay ngoài ánh sáng. Do đó, chúng được xem như mắt của các loài thực vật. Nghiên cứu của Sebastian Westenhoff, chuyên gia thuộc Khoa Hóa học và Sinh học phân tử, Đại học Gothenburg, cùng các cộng sự đã chỉ ra rằng những con mắt đặc biệt này hoạt động ở cấp độ phân tử.

 Các phân tử thay đổi trong môi trường ánh sáng

Hầu hết các loài thực vật đều mọc vươn về phía có ánh sáng mặt trời, điều này giúp cho thực vật hấp thụ khí điôxít các-bon trong quá trình quang hợp và sử dụng cả các-bon và ôxy để tạo ra các cacbohyđrat. Phytochrome có khả năng kiểm soát được quá trình thay đổi của môi trường ánh sáng tự nhiên. Do đó, phytochrome trong thực vật thay đổi cấu trúc trong quá trình bức xạ ánh sáng, các tín hiệu này được truyền đến các tế bào.

Cũng như hầu hết các protein khác, phytochrome có cấu trúc phân tử ba chiều. Cấu trúc của protein thay đổi trong quá trình phytochrome hấp thụ ánh sáng. Các nhà khoa học cũng đã nghiên cứu hiện tượng thay đổi cấu trúc này xảy ra trong cơ thể các loài vi khuẩn.

"Chúng tôi nhận thức được sự thay đổi cấu trúc này đang diễn ra thông qua các tín hiệu ánh sáng truyền đến các tế bào. Tuy nhiên, chúng ta cần phải nghiên cứu và tìm hiểu sâu hơn về cách thức cấu trúc thay đổi và chúng tôi đã đạt được thành công trong quá trình nghiên cứu và tái xây dựng một cấu trúc phân tử hoàn chỉnh", Sebastian Westenhoff nhấn mạnh.

Cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao hơn

Phát hiện này có ý nghĩa thực sự quan trọng, dựa vào đó, nhiều chiến lược mới trong việc phát triển các loại cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao hơn, có khả năng sinh trưởng và phát triển trong môi trường có ít ánh sáng đã được hình thành. 

"Protein có vai trò như các nhà máy và các loại máy móc đối với đời sống và thường cấu trúc của protein thay đổi khi chúng thực hiện từng nhiệm vụ cụ thể. Hiện tại, chúng ta vẫn chưa thể xác định hay nhận thức rõ rệt những thay đổi này. Tuy nhiên, tôi hy vọng trong thời gian tới chúng tôi sẽ thực hiện thành công những thí nghiệm tương tự, qua đó, xác định rõ ràng hơn nữa những thay đổi cấu trúc quan trọng trong phytochrome và các protein khác", chuyên gia Sebastian Westenhoff nói.

Phương pháp đo lường mới

Cũng trong nghiên cứu này, Sebastian Westenhoff cùng các cộng sự đã phát triển một phương pháp đo lường mới. Phương pháp này dựa vào việc sử dụng ánh sáng lade nhằm kích hoạt một quá trình thay đổi cơ cấu. Sau đó, các nhà nghiên cứu sẽ chụp lại hình ảnh của quá trình thay đổi cấu trúc thông qua sử dụng phương pháp chụp ảnh bằng tia X. 

Nguồn: www.vista.vn (Theo www.sciencedaily.com)