Da li ste se ikada zapitali zašto se umorite kada sunce zađe? Zašto se neke latice cveća otvaraju danju, a zatvaraju noću? Ili čak kako leptiri monarsi znaju kada da migriraju na jug? Život na Zemlji je evoluirao da predvidi koliko je sati. Ovaj mehanizam se naziva cirkadijalni sat: biljke i životinje podjednako imaju ritmičke, biološke odgovore na Zemljine cikluse od 24 sata i 365 dana koristeći spoljašnje signale poput svetlosti i temperature.
Istraživanje koje je vodio dr Dmitri Nusinov, pridruženi član, Danforth Plant Science Center, i bivša diplomirana studentkinja dr Marija Sorkin. Oni su identifikovali novi kompleks proteina u biljkama koji reguliše temperaturni odgovor pomoću cirkadijalnog sata. Kako klimatske promene utiču na dnevne i sezonske temperaturne obrasce – kao što su toplije noći i zime – ključno je bolje razumeti kako biljke tumače i reaguju na termalne znakove.
Njihovi nalazi, „HLADNO REGULOVANI geni 27 i 28 antagonizuju transkripcionu aktivnost cirkadijalnog kompleksa RVE8/LNK1/LNK2″, nedavno su objavljeni u časopisu Plant Physiology.
„Sat je od suštinskog značaja za biljke da pravilno reaguju na temperaturne stimuluse“, kaže Sorkin, a naučnici su otkrili različite načine na koje cirkadijalni sat pomaže biljkama da se priviknu na promene temperature i prežive stres – posebno u modelnim vrstama kao što je Arabidopsis.
„Cirkadijalni sat u Arabidopsisu je dobro proučen“, naglašava Sorkin, „tako da je najuzbudljiviji deo ovog projekta bio pronalaženje potpuno novog proteinskog kompleksa koji reguliše temperaturne reakcije. Niko drugi nije otkrio ovu interakciju, čak ni u uspostavljenom sistemu.“
Kompleks se sastoji od tri proteina koji međusobno deluju uveče da bi se prilagodili nižim temperaturama. Istraživački tim je važno identifikovao mehaničku vezu između ovih proteina i specifičnog doba dana u kojem se dešavaju njihove interakcije.
„Sorkin je otišao do herojske dužine da otkrije kako se ova tri proteinska ‘komada slagalice’ spajaju“, rekao je Nusinov. „Uvek smo u potrazi za proteinskim kompleksima u našem radu, ali ne znamo kako će oni međusobno delovati. Marijina posvećenost je rešila tu zagonetku“, nastavio je on.
Njihova otkrića su rezultat trogodišnjeg napornog rada – ponekad u čudnim satima kasno uveče i rano ujutru – da se demistifikuje kako i kada ovi proteini rade zajedno. Zanimljivo je da je tim „video nove komplekse formirane kada smo izvodili naše eksperimente u različito doba dana“, prokomentarisao je Nusinov, „čak i samo nekoliko sati u razmaku jedan od drugog“.
Eksperimenti istraživača uključivali su saradnju sa Ustanovom za proteomiku i spektrometriju mase (PMSF) Centra Danforth i timom za rast biljaka. PMSF je primenio najsavremeniju instrumentaciju da identifikuje stotine potencijalnih proteina koje tim treba da istraži. Pored toga, saradnici sa Univerziteta u Frajburgu u Nemačkoj, Grupe za signalizaciju biljnog okruženja na Univerzitetu u Utrehtu i Fundasion Instituto Leloir, Instituto de Investigaciones Biokuimicas de Buenos Aires–Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas i Tecnicas dele biljni materijal u Argentini, za analizu ovih proteina.
Laboratorija Nusinov je uzbuđena što će nastaviti da proučava ovaj proteinski kompleks na različitim temperaturama sa Stefanie King, koautorom i studentom druge godine postdiplomskog studija na Univerzitetu Vašington u Sent Luisu. „Zahvalan sam što učim od Marije i eksperimentišem sa dizajnom kako bih sagledao strukturu i regulaciju kompleksa u celini“, rekao je King.
Sada kada su istraživači pokazali da proteinski kompleks reaguje u određeno doba dana, zainteresovani su za dalje razumevanje interakcije pod različitim temperaturama. Pored toga, Stefanie se raduje što će tokom leta biti mentor NSF REU stažista u ovim tehnikama.
