Sinnrik finjustering av växters fotosyntes

Membranproteinerna Lhcb1 och Lhcb2, två av de proteiner det finns mest av på jorden, ansvarar för att ljus fångas in till växters fotosyntes. Malgorzata Pietrzykowska har i sin avhandling i detalj utrett proteinernas olika roller och konstaterar att trots att de är nästan identiska har de inte samma funktioner. Hon försvarar sina resultat vid Umeå universitet fredagen den 6 februari.

Växter fångar in ljusenergi genom pigment som kallas klorofyll. Klorofyllet absorberar blått och rött ljus, medan grönt ljus reflekteras och ger växten deras karakteristiska gröna färg. Majoriteten av klorofyllmolekylerna sitter bundna till så kallade Lhc-proteiner, en stor familj av olika ljusinfångande ”antennproteiner”.

Mängden ljus ändras kontinuerligt under dagen. Till skillnad från djur kan växter inte röra sig mot eller bort från solljuset, därför har de utvecklat sinnrika mekanismer som gör att de klarar av de snabba förändringarna i ljuskvalitet och intensitet genom att omfördela överskottsenergi från fotosystem II till fotosystem I och tvärtom.

Dessa förflyttningar av energi regleras genom fosforylering och defosforylering av proteinerna Lhcb1 och Lhcb2, vilka sitter i kloroplasternas membran. I modellväxten Arabidopsis thaliana, som använts vid studierna, kodas Lhcb1 av så många som fem gener medan Lhcb2 kodas av tre, och proteinerna är cirka 98 procent identiska på aminosyrasekvensnivå.

– När jag började mina doktorandstudier blev jag förvånad över detta ”överflöd” som verkade onödigt. Varför behöver växter så många kopior av nästan identiska proteiner? säger Malgorzata Pietrzykowska.

Malgorzata visar i sin avhandling att proteinet Lhcb1 är viktigt för att reglera mängden infångad ljusenergi och för att skapa så kallade ”quenching sites” där överskottsljus kan spillas bort om för mycket ljus absorberas. Dessutom är det mängden av Lhcb1-proteiner som bestämmer storleken av ”den ljusinfångande ytan”, det vill säga hur stor antennen är, samt att ge flexibilitet i de fotosyntetiska membranen.

Rollen hos det andra proteinet, Lhcb2, däremot är snävare. I huvudsak reglerar proteinet bara förflyttningarna av antennerna (som består både av Lhcb1 och Lhcb2) mellan fotosystem I och fotosystem II. När fotosystem II tar emot för mycket energi, fosforyleras Lhcb2 med följden att mindre energi överförs till fotosystem II och att den istället går till fotosystem I.

– Trots att de är nästa lika har de två proteinerna alltså olika funktioner, så de kompletterar varandra på ett bra sätt och finjusterar växtens ljusupptag.

Avhandlingen är publicerad digitalt

För mer information, kontakta gärna:

Malgorzata Pietrzykowska

Telefon: 090-786 50 51

E-post: m.pietrzykowska@umu.se

Pressbild för nedladdning. Foto:Bernard Wessels

Om disputationen:

Fredagen den 6 februari försvarar Malgorzata Pietrzykowska, institutionen för fysiologisk botanik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln: The roles of Lhcb1 and Lchb2 in regulation of photosynthetic light harvesting. På svenska: Lhcb1 och Lhcb2s olika roller i regleringen av fotosyntesens ljusinfångning.

Disputationen äger rum i sal BiA201, Biologihuset klockan 13:00

Fakultetsopponent är professor Jean-David Rochaix, Department of Moelcular Biology, University of Geneva.

Malgorzata Pietrzykowska föddes och växte upp i Białystoki Polen. Hon har en masterexamen i biologi från Nicolaus Copernicus University (Uniwersystet Mikołaja Kopernika) i Toruń, Polen.