یک تیم بین المللی از دانشمندان حیات به رهبری UCLA کشف مکانیسم هایی را گزارش می دهد که رشد گیاهان را تنظیم می کند که می تواند بینش جدیدی در مورد چگونگی تأثیر ساعت بیولوژیکی پستانداران بر سلامت انسان ارائه دهد. این تحقیق در 21 اکتبر در مجله Science منتشر خواهد شد.
در دو دهه گذشته، زیست‌شناسان آموخته‌اند که پروتئین‌های گیرنده نور باستانی به نام کریپتوکروم‌ها بر نحوه واکنش انسان‌ها، حیوانات و گیاهان به نور و همچنین ساعت شبانه‌روزی آنها نظارت می‌کنند.این کریپتوکروم‌ها همچنین مهاجرت پرندگان و پروانه‌ها را هدایت می‌کنند و آنها را قادر می‌سازند مسافت‌های طولانی را طی کنند.
در تحقیقات جدید، دانشمندان UCLA، ژاپن، کره و چین در مورد گروهی از پروتئین‌ها گزارش دادند که آنها را مهارکننده نور آبی کریپتوکروم‌ها - BICs - می‌نامند که هر نه عملکرد کریپتوکروم را مهار می‌کنند. گیاه خردل Arabidopsis.
نویسنده ارشد چنتائو لین، استاد زیست شناسی مولکولی UCLA که 25 سال روی کریپتوکروم ها مطالعه کرده است، فکر می کند BIC ها احتمالا مشابه هایی در ساعت شبانه روزی انسان و در پرندگان و سایر حیوانات دارند، اگرچه هنوز در این مورد کشف نشده است. موجودات غیر از گیاهان.
وقتی دانشمندان کریپتوکروم ها را حذف کردند اما BIC ها را نگه داشتند، ارتفاع آرابیدوپسیس حداقل دو برابر زمانی که این کریپتوکروم ها وجود دارند و گلدهی دیرتر اتفاق افتاد، رشد کرد. زمانی که دانشمندان BIC ها را حذف کردند اما کریپتوکروم ها را از آرابیدوپسیس حفظ کردند، گیاهان کمی کوتاه تر از حد معمول رشد کردند.هنگامی که آنها BIC های بیشتری اضافه کردند، گیاهان بلندتر شدند و دیرتر گل دادند - همان نتیجه ای که هنگام حذف کریپتوکروم ها رخ داد. محققان نتیجه گرفتند که BIC ها کریپتوکروم ها را مهار می کنند.
کریپتوکروم ها در سال 1993 در گیاهان کشف شدند و سپس در حشرات، پرندگان، مرجان ها و انسان یافت شدند. کریپتوکروم ها در حس کردن نور و در چرخه خواب ما به همراه سایر پروتئین های ساعت شبانه روزی نقش دارند. لین گفت، آنها همچنین به مرجان‌های سازنده صخره‌ها اجازه می‌دهند نور ماه را حس کنند و به آنها اجازه می‌دهند هر بهار یک هفته پس از ماه کامل تخم‌ریزی کنند. محققان بعداً دریافتند که کریپتوکروم‌ها در بیماری‌هایی از جمله دیابت، اختلال دوقطبی و سرطان نقش دارند. وقتی دانشمندان کریپتوکروم ها یا ژن های ساعت را حذف کردند، موش ها به دیابت و سایر اختلالات مبتلا شدند.
کریپتوکروم‌ها در تاریکی غیرفعال می‌مانند، اما پس از جذب فوتون‌ها - ذرات نور - فعال می‌شوند. به گفته لین، اعتقاد بر این است که آنها از یک آنزیم ترمیم DNA باستانی تکامل یافته اند، اگرچه آنها دیگر DNA را ترمیم نمی کنند.
نور خورشید شامل طیف کاملی از نور، از جمله نور آبی، نور قرمز، نور سبز و نور زرد است. با هم، آنها را به عنوان نور سفید می بینیم، اما رنگ های مختلف نور را می توان با یک منشور از هم جدا کرد. محققان آرابیدوپسیس را در معرض نور آبی قرار دادند. (برای فتوسنتز، گیاهان فقط به نور آبی و نور قرمز نیاز دارند، که توضیح می دهد که چرا گیرنده های نوری گیاهان فقط نور آبی و نور قرمز را جذب می کنند، به همین دلیل است که بیشتر گیاهان سبز به نظر می رسند.)
در سال 1995، زمانی که لین یک محقق فوق دکترا بود، مولکول کوچک مرتبط با کریپتوکروم ها را کشف کرد که فوتون های آبی را جذب می کند. از زمان پیوستن به دانشکده زیست شناسی مولکولی، سلولی و تکوینی در سال 1996، دانشجویان و محققین لین و UCLA در آزمایشگاه او اکتشافات زیادی در مورد کریپتوکروم ها انجام دادند که منجر به یافته های جدید شد.
دانشمندان هنوز جزئیات زیادی در مورد نحوه عملکرد کریپتوکروم ها در انسان از جمله نقش آنها در سرطان ها نمی دانند. به گفته لین، مطالعه آینده در مورد نحوه رفتار کریپتوکروم ها در موجودات مختلف ممکن است به درک کامل تری از پدیده های مختلف بیولوژیکی منجر شود، مانند اینکه گیاهان چگونه زمان گلدهی خود را کنترل می کنند، چگونه پرندگان و پروانه ها مهاجرت فصلی خود را هدایت می کنند و چگونه ساعت بیولوژیکی پستانداران بر سلامت انسان تأثیر می گذارد.
