5282744611

rych wykazano występowanie na C-końcu cząsteczki fitochromu B (reszty 898-1172) dwuczęściowej, złożonej z 275 reszt aminokwasowych, sekwencji sygnału lokalizacji jądrowej — NLS (Nuclear Loca-lization Signal lub Sequence) [10]. Istnienie takich sekwencji postuluje się także u innych typów fito-chromów (Ryc. 1). Uzyskane wyniki sugerują, że transport fitochromu do jądra może stanowić kluczowy etap w reakcji roślin na światło.

III. Mechanizm działania Fitochromu

W zależności od warunków świetlnych, a także od czynników środowiska, do roślin dociera zróżnicowana ilość światła czerwonego i dalekiej czerwieni. Absorpcja światła o odpowiedniej długości fali, prowadząca do zmian konformacyjnych fitochromu powoduje indukcję, bądź inhibicję, szlaków sygnalizacji wewnątrzkomórkowej, poprzez które pośredniczy on w reakcjach rośliny na światło.

Współczesne badania zmierzające do wyjaśnienia roli fitochromu w przekazywaniu sygnałów świetlnych skupiają się na badaniach właściwości kinazo-wych tego fotorcceptora oraz poszukiwaniu potencjalnych składników łańcucha transdukcji, które są przez sygnał świetlny uruchamiane.

III-I. Fitochrom jako kinaza

Od dawna zastanawiano się czy fitochrom może być enzymem, którego aktywność jest regulowana przez światło [12]. Niektóre doniesienia sugerowały, że fitochrom jest białkową kinazą serynowo-treoni-nową (Ser/Thr), której stymulatorami są polikationy a inhibitorem — pirofosforan [13]. Jednak wobec braku w cząsteczce fitochromu sekwencji odpowiedzialnych za wiązanie ATP, charakterystycznych dla kinaz serynowo-treoninowych i tyrozynowych (Ser/ Thr/Tyr), koncepcja ta wzbudziła wiele wątpliwości.

Właściwościami kinazowymi fitochromu zainteresowano się ponownie, kiedy zauważono, że C-ko-ńcowa domena fitochromu roślin wyższych jest podobna do części przekaźnikowej dwuskładnikowych bakteryjnych kinaz histydynowych [14]. Ponadto u Fremyella diplosiphon i Synechocystis zidentyfikowano geny kodujące białka strukturalnie podobne do takich kinaz, a jednocześnie podobne do fitochro-mów roślin wyższych [15, 16].

Dwuskładnikowe kinazy histydynowe, w skład których wchodzi białko receptorowe i białko efekto-rowe, są układami pozwalającymi reagować bakteriom na zmieniające się warunki środowiska [17]. N-końcowa domena białka receptorowego bierze udział w odbiorze sygnału ze środowiska, natomiast jego domena C-końcowa, posiadająca aktywność kinazy histydynowej, fosforyluje białko efektorowe (tzw. regulator odpowiedzi). Regulator odpowiedzi oddziałuje z kolejnymi elementami szlaku transdukcji sygnałów, bądź bezpośrednio z sekwencjami pro-motorowymi odpowiednich genów.

Zidentyfikowane u sinicy Synechocystis sp. białko cphl (ang. cyanobacterial phytochrome 1) i białko rcpl (ang. response regulator Jor cyanobacterial phytochrome) funkcjonują właśnie jako dwuskładnikowy układ fotoreceptorowy [ 16]. Białka cphl i rcpl zawierają dwie domeny, podobne do domen receptora i regulatora odpowiedzi dwuskładnikowych bakteryjnych kinaz białkowych. N-końcowa domena cphl jest związana z grupą chromoforową i przypomina N-końcową domenę fitochromu roślin wyższych, podczas gdy C-koniec podobny jest do kinazy histydynowej systemu dwuskładnikowego. Białko cphl uzyskane z komórek E. coli, do którego przyłączono fikocyjanobiliny, podobne do chromo-

------- Ryc. 2. Schemat przedstawiający działanie fito-

_ chromów sinic [za 20, zmienione]. Forma P_f

fitochromu sinic — cphl — ulega autofos-forylacji w miejscu reszty histydynowej i

_ następnie przenosi grupę fosforanową na

7    7    resztę asparaginianu regulatora odpowiedzi

— rcpl, który oddziałuje z kolejnymi ele-

Odpowiedz    mentami łańcucha transdukcji sygnałów.

186

POSTĘPY BIOCHEMII 47(2), 2001