A növényi cirkadián óra magját, más eukariotákhoz hasonlóan, az ún. óragének alkotják, amelyek egymás működését szabályozva egy önfenntartó, mintegy 24 órás ritmust alakítanak ki saját kifejeződésük szintjén. Az óra számos alapvető életfolyamat napszakos megjelenését szabályozza, így fontos, hogy az óra működése összhangban legyen a valós idővel. A beállítás során jön létre ez az összhang. A legfontosabb beállító külső jel a fény, amelynek intenzitása hűen követi a napszakok váltakozását. Munkánk során azt vizsgáltuk, hogy a fény milyen molekuláris mechanizmusok útján állítja be az óra fázisát. Kimutattuk, hogy a fénypulzusok által kiváltott elsődleges változás bizonyos óragének transzkripciójának tranziens indukciója, amelyet passzív módon követ az adott fehérjék mennyiségének emelkedése, ami végül az óra fázis-csúszását eredményezi. Mutánsok vizsgálatával megállapítottuk, hogy egyes óragének indukciója pozitív, ill. negatív módon szabályozza az óra fényre adott válaszának erősségét. Megállapításunkat egy új indukciós rendszer felépítésével és alkalmazásával is igazoltuk, melynek segítségével egyedei óragének tranziens indukciójának hatását vizsgálhattuk. Elsőként bizonyítottuk, hogy az UV-B fény a látható fényhez hasonló mechanizmus útján állítja be az órát és igazoltuk, hogy az óra fázisfüggő módon gátolja egyes UV-B válaszok megjelenését. Azonosítottuk a fitokróm B fotoreceptor azon doménjét, amely a fényjeleket közvetett módon az órához (óragénekhez) továbbítja. | Circadian clocks are biochemical timing mechanisms providing temporal regulation to a wide range of molecular and physiological processes so that these processes are scheduled to the most appropriate time of the day/night cycle. In plants the central oscillator relies on transcriptional/translational feedback loops operated by the clock genes/proteins. The central oscillator is synchronized to the day/night cycle mainly by light signals (input), whereas the rhythmic signal from the oscillator is relayed via the output pathway. In this project, we have investigated the molecular mechanisms, by which light signals reset the clock. We showed that the primary effect of light signals is the transient transcriptional activation of certain clock genes, followed by concomitant increase in protein levels leading to phase shifts of the clock. Analysis of clock mutants led to the identification of clock genes, whose induction represent positive or negative effects on the magnitude of the phase response of the clock. This was verified by the use of a novel gene expression system allowing separate induction of single (clock)genes. We have demonstrated first that UV-B light resets the clock through the same mechanism as visible light does, and provided evidences that the clock inhibits certain UV-B responses in a phase-dependent manner. Moreover, we identified the particular domain of the phytochrome B photoreceptor that relays resetting signals towards the clock.
展开▼
