Världens grönaste protein bortplockat
Vad händer om man tar bort hälften av den gröna färgen i växterna? Med hjälp av genetisk ingenjörskonst har forskare vid Umeå Plant Science Centre lyckats skapa en unik planta utan det klorofyllrika proteinet LHC II. I dag publiceras resultaten i den ledande tidskriften Nature.
Växternas gröna färgämne, klorofyllet, gör att växterna kan leva på endast solljus och vatten med hjälp utav fotosyntesen. Klorofyllet måste emellertid hållas ”på plats” av olika proteiner för att fotosyntesen ska fungera. Det finns minst 20 olika proteiner som sköter om detta och därför har alla sin speciella funktion i fotosyntesen. Ett av dem, kallat LHC II (”Light harvesting complex of photosystem II”) innehåller mest klorofyll och finns dessutom i mycket större mängd än de andra. I de gröna delarna av växter finns det bara ett protein som är vanligare än LHC II och eftersom huvuddelen av allt liv på jorden är gröna växter är antagligen LHC II det protein som det finns näst mest av på jorden. Det är förmodligen det protein som du sett mest av i ditt liv, eftersom det mesta av den gröna färgen på jorden är LHC II.
Naturligtvis har tusentals forskare värden över studerat LHC II för att förstå dess roll i fotosyntesen. Men ett viktigt redskap i dessa studier har tyvärr saknats – man har aldrig haft tillgång till en växt som saknar LHC II. Nu har emellertid Jenny Andersson och Stefan Jansson, doktorand respektive professor vid Umeå Plant Science Centre, med hjälp av genetisk ingenjörskonst lyckats skapa en backtravs- (Arabidopsis-) planta utan LHC II. Genom att därefter, i samarbete med forskare i England och Holland, studera vad dessa växter INTE kan göra som ”vanliga” backtravar kan, går det att dra slutsatser om LHC II:s funktion i fotosyntesen.
– Det visade sig vara betydande skillnader mellan dessa växter, backtravar utan LHC II växte sämre i svagt ljus, berättar Jenny Andersson. De klarade sig även sämre utomhus och saknade en viktig regleringsfunktion i fotosyntesen kallad ”State transitions”. Däremot såg de s k thylakoidmembranen i kloroplasten likadana ut, vilket var förvånande eftersom många forskare trott att formen på dessa berodde av LHC II. Det mest oväntade resultatet var dock att växten svarade på avsaknaden av proteinet med att i stället göra mer av ett protein som normalt endast finns i små mängder (CP26), och som nu hoppade in på LHC II:s plats. Även om CP26 inte fungerade lika bra kunde växterna därmed i vissa avseenden kompensera förlusten.
– Med hjälp av gentekniken får vi verktyg att studera växterna på ett mycket bättre sätt. Den unika forskarmiljön inom växtforskning i Umeå i kombination med samarbetspartners som är världsledande på sina områden gör att vi har goda möjligheter att bidra till förståelsen av den process som är grunden för livet på jorden, nämligen fotosyntesen, säger Stefan Jansson.
De nya rönen publiceras dels i en artikel i veckans nummer av Nature (AV Ruban, M Wentworth, AE Yakushevska, J Andersson, PJ Lee, W Keegstra, JP Dekker, EJ Boekema, S Jansson, P Horton, ”Plants lacking the main light harvesting complex retain PSII macro-organisation”), i en kommande artikel i Plant Journal (J Andersson, M Wentworth, R Walters, C Howard, AV Ruban, P Horton, S Jansson, ”Absence of the main light-harvetsing complex of photosystem II affects photosynthetic function”), samt vid Jenny Anderssons disputation den 28 februari kl 10.00 i hörsal KB3A9 på Umeå Universitet.
Kontaktinformation
För ytterligare information, kontakta:
Stefan Jansson, professor vid institutionen för fysiologisk botanik
Telefon: 090- 786 53 54, 070 – 677 23 31
E-post: Stefan.Jansson@plantphys.umu.se
