Bližší poznání každodenních rytmů těla díky rostlinám

Malá rostlina huseníček rolní (Arabidopsis thaliana) pomohla vědcům odkrýt nové poznatky o denních cyklech mnoha organismů, včetně člověka.

Nová studie (Kay et al., 2011), publikovaná v červenci 2011 v magazínu Nature, je poslední z mnoha studií, které se snažily odhalit spojitosti a zákonitosti lidského organismu pomocí studia rostlin.

I když se jiné modelové organismy zdají být lidem více podobné, rostliny jako je například právě huseníček nabízejí důležitý pohled na genetiku, buněčné dělení a obzvláště na citlivost na světlo, z níž plyne každodenní 24hodinnový rytmus (cyklus) organismu. Některé lidské buňky, včetně rakovinových buněk, se totiž dělí v 24hodinnovém cyklu.

„Nemáme sice stonek ani nekveteme, ale části našeho těla jsou kontrolovány biologickými hodinami každodenního cyklu. Hodiny fungují více či méně obdobně ve všech organismech, avšak některé jejich aspekty je snazší studovat u rostlin," říká genetička Laurie Tompkins (MacLachlan, 2011).

Nová studie (Kay et al., 2011) zkoumá, proč huseníčku roste stonek ve tmě, což je obvyklé u většiny rostlin. Biolog Steve Kay a jeho kolegové z University of California v San Diegu zjistili, že rytmus růstu stonku huseníku reguluje specifické trio proteinů - ELF4, ELF3 a LUX.

Skupina těchto tří proteinů, nazvaná „večerní komplex", během brzkého večera vzájemně působí, aby utlumila dva geny (PIF4 a PIF5), které obvykle podporují růst rostliny. Několik hodin před svítáním se aktivita „večerního komplexu" vytrácí a ještě za tmy je opět uvolněna činnost obou výše zmíněných genů. Tím nastává fáze rapidního růstu stonku, která trvá dokud nezačne svítat.

Když Kayův tým zmutoval tři geny, které kódují „večerní komplex", zjistil, že došlo k rozhození biologických hodin. Stonky rostly nenormálně dlouhé a rostliny kvetly dříve.

Vědci si zatím nejsou zcela jisti, proč je noc nejlepším časem pro růst stonku. Kay spekuluje, že to má co dočinění s efektivním využíváním zásob. Během dne rostliny shromažďují uhlík a dusík a ukládají si tyto živiny jako škrob a proteiny.

„V pozdní noci mohou rostliny zásoby uvolnit, a tak podporovat růst stonku a dalších svých částí. Pochopení lidského zdraví a role biologických hodin ve zdraví a nemocech může velmi těžit ze studia biologických hodin u rostlin," říká Kay (MacLachlan, 2011).

Autor: Jakub Málek

Použité zdroje:

Originální text studie:

Kay S A, Nusinow D A, Helfer A, Hamilton E E, King J J, Imaizumi T, Schultz T F a Farré E M (2011): The ELF4-ELF3-LUX complex links the circadian clock to diurnal control of hypocotyl growth. In Nature. doi:10.1038/nature10182. [online] cit. 14. 7. 2011

Připraveno podle:

MacLachlan A (2011): One More Way Plants Help Human Health. In Inside Life Science. [online]. cit. 14. 7. 2011

Obrazové přílohy:

Arabidopsis thaliana.jpg: http://www.plantmineralnutrition.net/images/Arabidopsis%20thaliana150x210.jpg

biological_clock.jpg: http://www.outsmarthormones.com/wp-content/uploads/2011/03/biological_clock_m-300x199.jpg