Väitös 1.9.2023: Punaisen valon reseptoriproteiini fytokromi käyttää proteiiniuloketta aktiivisuuden säätelyyn (Kurttila)
25.8.2023 12:05:00 EEST | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
Luonnossa valo on yksi tärkeimmistä eliöiden kasvua ja käytöstä ohjaavista ympäristötekijöistä. Valoreseptorit ovat proteiineja ja solujen työkaluja, jotka kääntävät ympäristön valosignaaleja solujen kielelle. Väitöskirjassaan Moona Kurttila tutki punaista valoa aistivan fytokromin rakennemuutoksia, ja erityisesti erikoislaatuisen proteiiniulokkeen merkitystä fytokromin biokemiallisen aktiivisuuden säätelyssä.
Fytokromeja löytyy mm. kasveista, sienistä ja bakteereista. Ne pystyvät havaitsemaan punaisen valon aallonpituuksia ja kääntämään valosignaalin biokemialliseen muotoon, mikä saa aikaan muutoksen solun ja lopulta koko eliön toiminnassa.
— Esimerkiksi auringonkukat kasvavat hyvin tasakorkuisina loppukesänä kukoistavilla pelloilla juuri fytokromien ansiosta, Moona Kurttila kertoo.
Fytokromeissa on valon aistiva ja toiminnallinen osa. Valon aistiva osa vastaanottaa valosignaalin ja säätelee toiminnallisen osan aktiivisuutta. Aktiivisena toiminnallinen osa lähettää signaalin solussa eteenpäin. Käännösmekanismi fotonista biokemialliseksi signaaliksi on kuitenkin melko monimutkainen ja voi kestää molekylaarisessa mittakaavassa hyvinkin kauan, sekunnin tuhannes- jopa kymmenesosia.
Ulokkeen liike säätelee aktiivisuutta
Kurttila valotti väitöstutkimuksessaan bakteerifytokromin valoa aistivan osan rakennemuutoksia, joita vaaditaan systeemin aktiivisuuden säätelyyn. Erityinen huomio työssä oli erikoisessa proteiiniulokkeessa, joka kuroutuu silmukkana lähelle kromoforia.
— Yleensä sanotaan, että proteiinin sekundäärirakenne eli laskostuminen määräytyy proteiinin rakennuspalikoiden eli aminohappojen järjestyksen perusteella. Ulokkeessa rakenne kuitenkin vaihtelee levymäisen ja kierremäisen laskoksen välillä valo-olosuhteiden mukaan, Kurttila selventää ulokkeen ainutlaatuisuutta.
Aiemmin ulokkeen välttämättömyyttä aktiivisuuden säätelyyn ei kuitenkaan ole pystytty osoittamaan. Kurttila käytti työssään spektroskooppisia, biokemiallisia ja rakenteellisia menetelmiä, joita yhdistelemällä saatiin lisää tietoa ulokkeen roolista signaalinvälityksessä.
— Yksi tärkeimmistä havainnoistamme oli, että ilman uloketta, fytokromin biokemiallista aktiivisuutta ei voida säädellä lainkaan, eli se on välttämätön signaalinvälityksessä. Pystyimme myös osoittamaan, että valosignaalin seurauksena uloke suorittaa rakenteellisen muutoksen koreografiansa samassa tahdissa kuin kromofori, Kurttila kertoo väitöskirjansa tuloksista.
Kohti sovelluksia ja kokonaiskuvaa
Bakteerifytokromeilla on ominaisuuksiensa vuoksi paljon potentiaalia optogenetiikassa, missä haluttuja solun toimintoja säädellään valon avulla. Systeemin soveltaminen vaatii kuitenkin tarkkaa tietämystä sen toiminnasta ja säätelystä.
— Näytimme, että keinotekoinen fytokromi, joka käyttää eri proteiinista otettua toiminnallista osaa, voi toimia lähes yhtä tehokkaasti kuin luonnon fytokromi. Tunnistimme myös fytokromin osia, joita muokkaamalla voidaan säätää systeemin aktivoitumistehokkuutta, Kurttila kertoo tulevaisuuden sovelluksille tärkeistä löydöksistä.
Kurttilan väitöskirjassa tehdyt havainnot ovat tärkeitä askelmerkkejä fytokromin signalointimekanismin kokonaiskuvan rakentamisessa.
— Löydökset avaavat uusia tutkimuskysymyksiä fytokromikentälle, mutta tulevat olemaan myös erittäin merkittävässä roolissa tulevaisuudessa, Kurttila sanoo.
Signalointimekanismit voidaan ratkaista jokaista yksityiskohtaa ja tarkkaa aikaskaalaa myöten vain tietokonesimulaatioilla. Vielä tehot eivät riitä näin suuren systeemin mallinnukseen. Kun se on mahdollista, tämänkin tutkimuksen tuottamat tulokset antavat simulaatioille erittäin tärkeitä raja-arvoja ja viitekehyksiä.
FM Moona Kurttilan väitöskirjan "Tripping the Light Fantastic: Signal Transduction Pathways in a Bacterial Phytochrome" tarkastustilaisuus järjestetään 1.9.2023 klo 12 Bio- ja ympäristötieteiden laitoksen salissa YAA303. Vastaväittäjänä toimii professori Klaas Hellingwerf (Amsterdamin yliopisto) ja kustoksena professori Janne Ihalainen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta salissa YAA303 tai verkkovälitteisesti. Linkki suoraan lähetykseen: https://r.jyu.fi/dissertation-kurttila010923
Julkaisutiedot
Väitöskirja “Tripping the Light Fantastic: Signal Transduction Pathways in a Bacterial Phytochrome” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9713-7
Moona Kurttila kirjoitti ylioppilaaksi Itä-Suomen koulun lukiosta Joensuussa vuonna 2014. Hän suoritti yhteiskuntatieteiden kandidaatin tutkinnon Jyväskylän yliopistossa 2017 pääaineenaan filosofia. Filosofia vaihtui lennosta solu- ja molekyylibiologiaan, ja Kurttila valmistui filosofian maisteriksi 2019. Pian valmistumisensa jälkeen hän aloitti työt väitöskirjatutkijana Nanotiedekeskuksessa professori Janne Ihalaisen nanobiologian tutkimusryhmässä.
Avainsanat
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
Tyypin 2 diabeteksen verensokeritasapainoa voi parantaa lihasaktivoinnilla jopa istuen13.5.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
TtM Suvi Lambergin väitöstutkimus osoittaa, että pitkäaikaisen istumisen keskeyttäminen dynaamisella lihastyöllä — tapahtuipa se istuen tai pystyasennossa — vähentää aterianjälkeisiä glukoosi- ja insuliinivasteita noin 22 %. Suurin vaikutus havaittiin etureiden lihasten aktivoinnilla.
Tutustu maailmankaikkeuden alkuperään – fysiikkanäyttely avautuu Ruusupuiston aukiolla12.5.2026 08:05:00 EEST | Tiedote
Kansainvälinen valokuvanäyttely, joka kuvaa maailmankaikkeuden alkuperää ja ihmiskunnan paikkaa siinä, on nähtävissä Jyväskylän yliopiston Ruusupuisto-rakennuksen edustalla 18.5.-8.6.2026.
Vaihdevuodet muuttavat naisen elimistöä – arjen valinnoilla on merkitystä terveyden kannalta12.5.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Vaihdevuosien aikana naisen elimistössä tapahtuu merkittäviä biologisia muutoksia, jotka vaikuttavat aineenvaihduntaan ja kehonkoostumukseen. Jyväskylän yliopiston tuore väitöstutkimus osoittaa, että terveelliset elämäntavat, erityisesti säännöllinen ruokarytmi ja liikkuminen voivat lieventää näitä muutoksia ja tukea aineenvaihduntaterveyttä.
Väitös: Ikääntyvien sairaanhoitajien työurat rakentuvat monen tekijän yhteisvaikutuksesta11.5.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
FM Sirpa Koponen tarkastelee Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun johtamisen väitöstutkimuksessaan, miten ikääntyvät sairaanhoitajat rakentavat työuriensa loppuvaihetta ja pohtivat työssä jatkamista suhteessa eläköitymiseen. Tutkimuksen mukaan työssä jatkaminen ei riipu yhdestä tekijästä, vaan muodostuu työn merkityksellisyyden, työkyvyn, johtamisen ja työolojen yhteisvaikutuksesta.
Väitös: Kohti tarkempaa ympäristöennustamista – tutkimus tuo esiin ilmansaasteiden ja sään taustalla vaikuttavat rakenteet11.5.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tehdyssä tuoreessa väitöskirjatutkimuksessa on kehitetty uusia tilastollisia menetelmiä, joiden avulla voidaan tunnistaa monimutkaisten ympäristöaineistojen taustalla vaikuttavia ilmiöitä ja parantaa ennusteiden tarkkuutta. Menetelmät tarjoavat uusia keinoja ympäristödatan analysointiin ja päätöksenteon tueksi.
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