Koude klok
Bij kou werken eiwitten minder snel. Zo ook die van de biologische klok. Je zou denken dat die uit de pas gaat lopen, maar daar heeft de plant iets op gevonden, zo laten Japanse onderzoekers in Science Advances zien.
De biologische klok bestaat uit tientallen, zo niet honderden, eiwitten. Elk een radertje in de klok. Bij kou werken ook die eiwitten minder efficiënt. Om te voorkomen dat de klok uit de pas gaat lopen compenseert de plant hiervoor. Ook hier zijn weer meerdere eiwitten bij betrokken. De onderzoekers vonden een van die compenserende eiwitten.
Maar het begon met de analyse van klok mutanten die uit de pas lopen bij hogere, of lagere temperaturen. Hierbij ontdekte de onderzoekers dat planten die zowel het eiwit PRR5 als TOC1 missen een behoorlijk kortere dag hebben bij 25°C ten opzichte van 12°C. Beide eiwitten zijn gen uitzetters van klokgenen. Bij hun afwezigheid blijven sommige klokgenen dus langer aanstaan.
Minder TOC1 en PPR5 bij lagere temperaturen zorgt ervoor dat de biologische klok in de pas blijft lopen
Om uit te pluizen waarom PRR5/TOC1 loze planten zo uit de pas lopen bestudeerde de onderzoekers het effect van temperatuur op PRR5 en TOC eiwitten. Bij een hogere temperatuur waren PRR5 en TOC actiever. Dit bleek te komen omdat er bij 28°C er ongeveer 2 tot 4 keer meer PRR5 en TOC1 eiwit was dan bij 12°C. Blokkade van het afbraak systeem liet vervolgens zien dat de plant PRR5 en TOC1 sneller afbreekt als het koud is.
Nu is ook het afbreken van eiwitten strikt gereguleerd. De vraag was daarom welke aan PPR5 en TOC1 bindende eiwitten deze voor afbraak markeren? Uit de binding studie om die vraag te beantwoorden bleek dat een groot aantal eiwitten aan PRR5 of TOC1 binden. Het aantal dat aan beide bindt bij een lage temperatuur was kleiner, maar twee. Een daarvan viel op, LKP2, een eiwit waarvan bekend is dat het eiwitten kan markeren voor afbraak.
LKP2 bleek voornamelijk bij lage temperaturen aan PRR5 en TOC1 te binden. Al was er net zo veel, zo niet meer LPK2 eiwit aanwezig bij hogere temperaturen. Maar hoe LKP2 het onderscheid maakt tussen hoge en lagere temperaturen, en dus weet wanneer het actief moet zijn, dat konden de onderzoekers niet vinden.
Literatuur
Akari E. Maeda et al., Cold-induced degradation of core clock proteins implements temperature compensation in the Arabidopsis circadian clock. Sci. Adv. 10,eadq0187 (2024), DOI:10.1126/sciadv.adq0187
Plant en Zo 