Proiecte de cercetare la University of Glasgow privind radiatiile UV-B asupra plantelor
Gareth Jenkins, profesor de celula vegetală şi Biologie Moleculara de la Universitatea din Glasgow,Marea Britanie, conduce de 15 ani o echipa de cercetare pentru a dezlega misterul “ protectiei solare” a plantelor in fata radiatiilor UV-B, radiatiile ultraviolete care provoaca arsuri.
Scopul cercetarii este de a intelege cum anumiti stimuli de mediu, in cazul nostru lumina, reglementeaza expresia genelor si dezvoltarea plantelor, ele fiind expuse in mod constant la o gama larga de variabile de mediu ce au 
influenta asupra cresterii si dezvoltarii lor. Parametrii luminii , cantitatea de lumina, durata , directia, calitatea spectrului, reglementeaza morfogeneza plantelor si fotosinteza. Prin urmare este foarte important sa intelegem modul in care plantele percep stimulii de mediu.
Oamenii se bucura de soare si lumina , care are efecte benefice asupra noastra, inclusiv stimularea biosintezei de vitamina D, insa poate fi si daunator. Expunerea prelungita la soare poate provoca arsuri si este binecunoscuta aparitia unor forme de cancer de piele, sau de cataracta la ochi. Aceste efecte sunt cauzate de radiatiile ultraviolete UV-B, radiatii ce afecteaza si alte organisme, inclusiv animale, microorganisme sau plante.
Problema la plante este faptul ca acestea au nevoie de expunerea la soare pentru a induce procesul de fotosinteza prin care ele se hranesc, insa ele fiind sedentare ,nu se pot muta de la soare la umbra cand le deranjeaza ceva, sau in perioada din zi cand soarele arde foarte puternic, si nici nu sunt in masura sa aplice creme de protectie pe frunze in acea perioada, asa cum face omul cand sta la plaja . Intrebarea care si-o pune aceasta echipa de cercetatori este legitima: Cum plantele reusesc sa supravietuiasca radiatiilor solare foarte puternice? De ce plantele nu se ard la soarele puternic ? Raspunsul este ca plantele au evoluat foarte mult si au mecanisme foarte eficiente de protectie UV, si mai ales de reparare a eventualelor daune cauzate de radiatiile UV-B. Accentul cercetarii se pune pe intelegerea modului in care plantele percep radiatiile UV-B si cum se protejeaza ele.
Cercetatorii au descoperit ca plantele au evoluat, ele au modalitatea lor de a face rost “de protecţie solară”, în frunzele lor. O proteină în frunzele lor, numit UVR8 ,detectează prezenţa de radiatii UV-B şi declanseaza o reacţie chimică care protejeaza frunzele. Acum, un document publicat in Science arată exact cât de “sensibile” sunt plantele la lumina UV-B. UVR8 este o “fotoreceptor” – o proteina cu rol in detectarea luminii . Organismele folosesc fotoreceptori pentru a sesiza anumite regiuni ale spectrului zi, spre exemplu Vertebratele , inclusiv fiinţele umane , au fotoreceptori de vizibilitate.Plantele au fotoreceptori, care administrează creşterea lor spre o sursă de lumină şi de declanşare a infloririi . Grupul de cercetatori de la University of Glasgow şi colaboratorii lor au descoperit ca UVR8 este un tip complet nou de fotoreceptoare.
Radiaţia UV-B este o componentă integrantă a luminii solare, care are o gamă largă de efecte asupra organismelor. Cea mai mare cantitate de radiatii UV-B care atinge pământul este absorbită de către stratul de ozon stratosferic şi, prin urmare, UV-B lungimi de undă sunt doar o mica parte din lumina soarelui, la suprafaţa pământului. Cu toate acestea, deoarece radiatia UV-B este partea cea mai energică a spectrului luminii naturale are potenţialul de a deteriora macromolecule, cum ar fi ADN si proteine, si de a genera specii reactive de oxigen (ROS) şi a afecta procesele celulare.
Cu toate acestea, UV-B nu este doar un agent daunator , ci are si un rol important ca un semnal de reglementare. În special, percepţia de niveluri scăzute ale UV-B, de catre plante promovează în mod activ supravieţuirea lor , deoarece stimulează răspunsuri care ajuta la protejarea împotriva UV-B şi repararea prejudiciului. Plantele sunt inevitabil expuse la UV-B, deoarece au nevoie pentru a capta lumina soarelui in procesul de fotosinteza. Faptul că plantele afişează foarte rar semne de UV-B daune în mediul natural demonstrează că acestea au evoluat foarte mult, mecanisme eficiente de protectie UV- B si reparatii. Printre mecanismele de protecţie se numără depunerea de UV-B absorbant compuşi fenolici în ţesuturile exterioare epidermei şi producţia de sisteme anti-oxidante. Repararea daunelor provocate de radiatiile UV-B implică enzime, cum ar fi photolyases ADN. În plus, răspunsurile la UV-B, modifica compoziţia biochimică a plantelor, morfologia si influenţa plantelor şi de a ajuta pentru a descuraja paraziţii şi agenţi patogeni. Este bine stabilit faptul că multe răspunsuri ale plantelor la radiatiile UV-B implică reglementarea expresiei genelor.
În mod evident, este foarte important sa intelegem modul in care plantele raspund la radiatiile UV-B, şi pentru a determina contribuţia radiatiilor UV-B, răspunsuri la cresterea si dezvoltarea normala a plantelor. De fapt, aceasta nu va fi posibil să se obţină fara o înţelegere completă a rolului luminii în controlul dezvoltării plantelor, fără cunoaşterea efectelor de reglementare ale radiatiilor UV-B. Mai rămân multe de învăţat despre mecanismele celulare şi moleculare ale UV-B, percepţia şi transducţia de semnal care să conducă la controlul de expresie al genelor.Intelegerea acestor procese este scopul nostru de cercetare şi concentrarea prezent este rolul UVR8 (rezistenta la razele UV LOCUS8) de proteine.
UVR8 este o cheie UV-B-specifice componentă de semnalizare
Arabidopsis UVR8 este o componenta a UV-B-specifice de reglementare, care controleaza expresia genelor care promovează supravieţuirea în lumina soarelui. Mutantul UVR 8 a redus nivelurile de protecţie UV-compuşi şi este foarte sensibil la UV-B. Prin compararea profilurilor transcriptomului de plante de tip sălbatic şi mutante am constatat că UVR8 reglementează o serie de ~ 70 de gene, cu roluri cheie in UV-protecţie şi repararea prejudiciului UV (Brown et al., 2005).
În mod semnificativ, UVR8 este responsabil de reglementarea expresiei genei care codifica factorul de transcriere HY5 în special ca răspuns la UV-B. Analiza transcriptomului şi studii de expresie de mai multe UVR8-reglementate gene indică faptul că HY5 este legat de transcrierea factorului HYH redundant , ce acţioneaza pentru a controla expresia, probabil, toate genele UVR8-reglementate (Brown şi Jenkins, 2008).
Dl. Gareth Jenkins, profesor de celula vegetală şi Biologie Moleculara de la Universitatea din Glasgow si co-autor al primelor rezultate publicate, a descris recentele descoperiri ca fiind “inovatoare”.
Autor Constantin Claudiu
Publicat 10 . 02. 2012
Bibliografie : Institute of Molecular, Cell and Systems Biology, University of Glasgow
