Röntgenlaser toi atomintarkkaa tietoa fytokromin toimintamekanismeista – kasvit reagoivat valoon sekunnin murto-osassa
Kasvit sopeutuvat jatkuvasti ympäröivään valaistukseen, kun valo aiheuttaa muutoksia niiden kasvussa ja kehityksessä. Fytokromit ovat kasveissa olevia tärkeitä valoa-aistivia reseptoriproteiineja, jotka mahdollistavat valaistukseen sopeutumisen. Valo aiheuttaa fytokromissa rakennemuutoksia, jotka alkavat pienistä muutoksista sen valoa absorboivasta molekyylistä, kromoforista.
”Fytokromi aistii kahta eri valon aallonpituutta, mikä antaa kasveille, sienille ja bakteereille alkeellisen kaksivärinäön. Tälle näköaistimukselle on erityisen tärkeää nopeat vasteet, joissa valosignaali muunnetaan proteiinin rakenteellisiksi muutoksiksi sekunnin murto-osissa”, kertoo tohtoriopiskelija Elin Claesson Göteborgin yliopistosta Ruotsista.
”Tällaisten ultranopeiden biomolekyylien rakennemuutosten tutkimisessa tarvittava teknologia on tullut tutkijoiden käyttöön vasta viime vuosina”, sanoo tutkijatohtori Heikki Takala Jyväskylän yliopistosta.
Tutkimuksessa mittauksissa käytettiin Japanissaolevaa röntgenlaseria, jonka kaltaisia löytyy maailmasta vasta muutamia. Laserin avulla pystytään ottamaan atomitason “valokuvia” proteiinissa tapahtuvista muutoksista kymmenen femtosekunnin (sekunnin kvadriljoonasosan) välein. Tämä mahdollisti fytokromin sisäisten, valolla laukaistavien rakenteellisten tapahtumaketjujen seuraamisen.
Valo aiheuttaa proteiinissa rakennemuutoksia
Tutkimusryhmä löysi yllättävän suuria rakennemuutoksia fytokromin valoa aistivassa kromoforissa ja sitä ympäröivässä proteiinitaskussa. Nämä muutokset tapahtuivat lähes välittömästi fotonin absorption jälkeen. Yksi kromoforin rengasrakenteista, D-rengas, kääntyi, minkä seurauksena viereiset renkaat ja kromoforia ympäröivät atomit siirtyivät. Yllättäen fytokromeissa erittäin keskeinen vesimolekyyli, niin kutsuttu pyrrolivesi, irtosi sitoutumispaikastaan kromoforin läheisyydessä.
“Nämä tulokset osoittavat, että ensimmäiset valon laukaisevat vasteet ovat kollektiivisia ja että useilla kromoforin ja proteiinin osilla on tässä tärkeä rooli. Me oletamme, että nämä tapahtumat mahdollistavat yhdessä valon muuttamisen fytokromin rakenteelliseksi signaaliksi, joka ohjaa kasvien, sienien ja bakteerien kasvua ja kehitystä”, esittää Sebastian Westenhoff Göteborgin yliopistosta.
Tutkimus tehtiin laajana kansainvälisenä yhteistyönä. Yhteistyöverkostoon kuuluivat Jyväskylän yliopistosta tohtori Heikki Takala, professori Janne Ihalainen ja professori Gerrit Groenhof tutkimusryhmineen.
”Tulosten saavuttaminen on vaatinut pitkäkestoista ja monitieteellistä yhteistyötä, jossa yhdistyy rakennebiologian, spektroskopian ja laskennallisen kemian tieteenalojen asiantuntemusta. Röntgenlaseria hyödyntävä menetelmämme on yksi harvoista, ellei jopa ainoa, jonka avulla näin nopeita atomitason rakennemuutoksia voidaan seurata”, sanoo Janne Ihalainen Jyväskylän yliopistosta.
Linkki eLife-julkaisuun: osoitteessa https://doi.org/10.7554/eLife.53514
Yhteystiedot:
Professori Janne A. Ihalainen, bio- ja ympäristötieteiden laitos, Jyväskylän yliopisto, janne.ihalainen@jyu.fi, puh. +358 40 024 7979
Tutkijatohtori Heikki Takala, bio- ja ympäristötieteiden laitos, Jyväskylän yliopisto,Heikki.p.takala@jyu.fi, puh. +358 40 848 5365
Avainsanat
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Väitös: Vuorotyön haitallisia piirteitä voidaan ehkäistä vuorosuunnittelun keinoin - Hyödyt näkyvät vähentyneinä sairauspoissaoloina6.6.2025 09:42:13 EEST | Tiedote
Työterveyslaitoksen vanhempi asiantuntija, KTM Jarno Turunen tutki Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulussa tekemässään väitöskirjassa vuorotyön piirteiden vaikutuksia vuorotyöntekijöiden sairauspoissaoloihin. Tutkimuksen mukaan työvuorosuunnittelun keinoin voidaan vähentää työntekijöiden sairauspoissaoloja. Ainutlaatuisen tutkimuksen tulokset rohkaisevat lisäämään vuorotyöntekijöiden vaikutusmahdollisuuksia työaikoihin, mutta myös huomioimaan vuorotyön työaikapiirteiden terveysvaikutuksia.
Jyväskylän yliopiston johtama hanke sai 1,4 miljoonan euron rahoituksen - Grafeenipohjainen rajapintalaite mahdollistaa hermojen ja koneiden välisen kommunikaation5.6.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston johtamassa hankkeessa kehitetään grafeeniin perustuvaa nanokokoista rajapintalaitetta hermojen ja koneiden välille, jotta signaalit kulkevat eteenpäin esimerkiksi robottikädelle tai vaurioituneelle lihakselle. Tavoitteena on kehittää mahdollistava teknologia robottimaiselle proteesille, mikä pystyisi tuntemaan kosketuksen ja lämmön kuten alkuperäinenkin raaja. Jane ja Aatos Erkon säätiö on myöntänyt hankkeelle 1,4 miljoonan euron rahoituksen.
Väitöstutkimus avaa uusia näkökulmia Cheekin rap-tuotannon sanoituksiin – räppäri käsittelee erottuvasti kielen ja mielen moniulotteisuutta5.6.2025 06:59:00 EEST | Tiedote
Rap-artisti Cheekin sanoituksista piirtyy moniulotteinen kuva kielestä ja mielestä. FM Anna Pakarisen kirjallisuustieteen väitöstutkimus osoittaa, että räppärin tuotanto käsittelee kielen ilmaisuvoimaa ja mielen voimavaroja omaleimaisella tavalla. Tutkimus tunnistaa räpissä sellaisia ilmaisukeinoja ja teemoja, joiden hyvinvointivaikutuksia voisi jatkossa tutkia myös taideterapian näkökulmasta. ”Pakarinen on löytänyt toistuvia teemoja ja yhteyksiä lähes 20 vuoden ajalta kirjoittamistani säkeistöistä – sellaisiakin, joita en itse ole tietoisesti huomannut”, kommentoi Jare Tiihonen tutkimusta.
Suolistomikrobeista voidaan löytää apu haimasyövän tunnistamiseen ja hoitoon5.6.2025 06:30:00 EEST | Tiedote
Haimasyöpä on vaikea ja vakava sairaus sekä merkittävä haaste syöpälääketieteessä, sillä sen diagnosointi on hankalaa ja hoitomahdollisuuksia on vähän. Uusi kansainvälinen yhteistyötutkimus osoittaa, että haimasyövän toteaminen varhaisessa vaiheessa voi tulevaisuudessa olla mahdollista suolistomikrobeista. Suolistomikrobit voivat tarjota myös ratkaisuja hoitojen kehittämiseen.
Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa on löydetty uusi atomiydin - kyseessä on ennätyksellisen raskas protoniemitteri4.6.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Harvinainen hajoamismuoto mitattiin ensimmäistä kertaa yli kolmeenkymmeneen vuoteen näin raskaalle ytimelle. Edellinen vastaava rajoja venyttävä läpimurto on vuodelta 1996.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme