Nya fynd om växters skyddsmekanismer mot varierande ljus

Utan proteinerna PsbY och FtsH11 har växter svårt att skydda sig mot förhållanden med starkt ljus och längre ljusperioder. Detta gör bland annat att fotosyntesen, som är en livsviktig process för vår överlevnad, inte fungerar optimalt. Lotta von Sydow försvarar sin avhandling 10 oktober vid Umeå universitet.

Växter, vissa bakterier och alger har alla en förmåga att omvandla energin från solen till kemiskt bunden energi, så kallad biomassa. Denna reaktion kallas fotosyntes och hos växter sker den i flera kopplade reaktioner där främst elektroner vandrar en specifik väg mellan olika proteinkomplex.

Fotosyntesen sker i en avgränsad del av cellen som kallas kloroplast. Växter har inte möjlighet att förflytta sig då vädret ändras, vilket gör att de är tvungna att ha förmågan att anpassa sig till exempelvis olika ljusmängder och temperaturer. Därför har de utvecklat flera olika mekanismer för att skydda sig själva, för sin egen överlevnads skull.

I sin avhandling visar Lotta von Sydow att den cirkulära elektrontransporten, en sedan tidigare känd skyddsmekanism som växter använder vid för starkt eller för mycket ljus, är beroende av proteinet PsbY. Bland annat visar hon att växter där PsbY-proteinet är avlägsnat inte klarar av att omvandla all ljusenergi till biomassa, på grund av att elektroner som frigörs i första steget av fotosyntesen inte kan tas emot av nästa proteinkomplex.

– Växten har normalt en förmåga att cirkulera fria elektroner tills dess att proteinkomplexen hinner ta hand om dem, men den cirkulära elektrontransporten blir helt blockerad då PsbY inte är närvarande, säger Lotta von Sydow.

I frånvaro av PsbY skickas elektronerna vidare, även fast det inte finns möjlighet för kommande proteinkomplex att ta emot dem. Då skapas en miljö som är skadlig för kloroplasten och i längden kan inte cellen överleva.

Eftersom kloroplasten utgör en avgränsad del av växtcellen och merparten av växtens DNA, som kodar för proteiner, finns utanför kloroplasten måste proteiner importeras. Detta sker i växtcellen genom ett samspel mellan olika proteinkomplex, transportproteiner, som sitter i de membran som omsluter kloroplasten.

Lotta von Sydow visar att avsaknad av proteinet FtsH11 minskar mängden transportproteiner, och att det har stora konsekvenser för kloroplastens inre struktur och dess funktion.

– FtsH11 är viktigt för normal fotosyntes och växtens förmåga att skydda sig mot lång ljusexponering är nedsatt hos växter utan detta protein, säger hon.

Vidare presenterar Lotta von Sydow också i sin avhandling data som visar att en grupp proteiner liknande FtsH11, FtsHi1-5, är viktiga för att embryot i ett frö skall utvecklas och att de troligen är med och påverkar hur mycket av andra proteiner det finns i kloroplasten.

Som modellväxt har Lotta von Sydow använt sig av backtrav, Arabidopsis thaliana. I laboratorieexperiment har olika mutanter av växten använts där genen som kodar för proteinerna PsbY respektive FtsH11 har blockerats (vilket gör att dessa proteiner inte kan produceras).

Läs en digital publicering av avhandlingen

För mer information, kontakta gärna:

Lotta von Sydow, Kemiska institutionen vid Umeå universitet
Telefon: 0708 – 431 332
E-post: lottavonsydow@gmail.com

Pressfoto för nedladdning. Foto: Ingrid Söderbergh

Lotta von Sydow har en magisterexamen i kemi från Umeå universitet, dit hon flyttade från Göteborg. Hon är född i Luleå och uppvuxen i Kungsbacka, strax söder om Göteborg.

Om disputationen:

Måndagen den 10 oktober försvarar Lotta von Sydow, Kemiska institutionen vid Umeå universitet, sin avhandling med titeln: Characterization of auxiliary membrane proteins in the chloroplast of Arabidopsis thaliana. Svensk titel: Karakterisering av membranlokaliserade hjälparproteiner i kloroplasten hos växten backtrav.

Disputationen äger rum klockan 10:00 i sal N450, Naturvetarhuset. Fakultetsopponent är professor Thomas Pfannschmidt, CEA, Université Grenoble Alpes, Institut de Biosciences et Biotechnologies de Grenoble, Grenoble, Frankrike