АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Фитохром

Фитохро́мы (от греч. φυτόν — «растение» и χρώμα — «цвет») — класс фоторецепторных белков, присутствующих в растениях. Кроме того, фитохромы были обнаружены у бактерий и грибов.

Фитохром представляет собой сине-зелёный пигмент. Его основная функция — восприятие красного и дальнего красного света; он играет важную роль в реакции фотопериодизма у растений.

Есть разные разновидности фитохромов. Например, резуховидка Таля, известная как арабидопсис (она является модельным организмом в научных исследованиях), имеет 5 фитохромов: PHYA, PHYB, PHYC, PHYD, PHYE.

Общие сведения
Фитохром
Идентификаторы
Pfam PF00360
InterPro IPR013515
Доступные структуры белков
Pfam структуры
PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum 3D-модель

Биохимия

С точки зрения биохимии фитохром — это белок, содержащий светочувствительный билиновый хромофор. Белковая часть и светочувствительная часть ковалентно связаны.

Для большинства фитохромов известна трёхмерная структура.

Описание функционирования

Фитохром в растениях существует в двух взаимопревращающихся формах. Одна форма, Фк (или Ф660; англ. Pr), поглощает красный свет (λ ~ 660 нм), присутствующий днём. Другая форма, Фдк (или Ф730; англ. Pfr), поглощает дальний красный свет (λ ~ 730 нм), присутствующий ночью. Поглотив свет, фитохром переходит из одной формы в другую. В течение дня Фк благодаря красному свету превращается в Фдк — активную форму, которая затем стимулирует различные процессы в растении, такие как цветение, а также прорастание, ветвление. Ночью Фдк из-за поглощения дальнего красного света постепенно снова преобразуется в Фк — неактивную форму. При коротких ночах избыток Фдк сохраняется в течение дня, а при длинных ночах большая часть Фдк возвращается в состояние Фк.

Эти свойства лежат в основе фотопериодизма у растений.

Значение

Фитохром у растений играет важную роль в ряде процессов: помогает устанавливать циркадные ритмы, отвечает за восприятие фотопериодических условий (фотопериодизм), регулирует цветение растений, а также прорастание семян, определение размера, формы и количества листьев, синтез хлорофилла, расправление эпикотиля и гипокотиля в семенах двудольных растений. Известно его влияние на выход аберрации хромосом после гамма-облучения семян скерды (виды Crepis capillaris, Crepis tectorum).

История

Исследования по сравнению воздействия красного и дальнего красного света велись с 1930-х годов. Гипотеза о том, что существует особый пигмент, была выдвинута в 1952 году. Фитохром в чистом виде был выделен в 1959 году. Всеми этими исследованиями занимались американские учёные[2].

Фитохромы были найдены почти у всех растений, включая высшие. В конце XX века молекулы сходного строения были обнаружены у некоторых бактерий; это был первый случай, когда фитохромы нашлись за пределами царства растений.

Другие пигменты-рецепторы

Кроме фитохромов у растений есть и другие пигменты-рецепторы: криптохромы и фототропины, чувствительные к синей и ультрафиолетовой частям спектра (к ближнему ультрафиолету — UV-A), а также белок UVR8, чувствительный к среднему ультрафиолету (UV-B)[3].

Примечания

  1. ↑ PDB 3G6O; Yang X., Kuk J., Moffat K. Crystal structure of P. aeruginosa bacteriaphytochrome PaBphP photosensory core domain mutant Q188L (англ.) // Proc.Natl.Acad.Sci.USA : journal. — 2009. — Vol. 106. — P. 15639—15644. — doi:10.2210/pdb3g6o/pdb. — PMID 1972099.
  2. ↑ 15.4.2. Открытие фитохрома // Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. В 3-х т. Т. 2 / Пер. с англ. / Под ред. Р. Сопера. — М.: Мир, 1990.
  3. ↑ Ulm, Roman; Jenkins, Gareth I (2015-06-30). “Q&A: How do plants sense and respond to UV-B radiation?”. BMC Biology [англ.]. 13 (1): 45. DOI:10.1186/s12915-015-0156-y. PMC 4484705. PMID 26123292.

Литература

  • Smith Н. Phytochrome and Photomorphogenesis: An Introduction to the Photocontrol of Plant Development. — L., McGraw-Hill, 1975.

Дополнительно по теме

Категории