树荫下的绿叶 （图片来源：Stan Lim/加州大学河滨分校）
一种叫做光敏色素B的蛋白质可以感知光热、启动植物生长并调控花期。但是人们对于该蛋白的作用机制却知之甚少。
加州大学河滨分校植物学教授Meng Chen带领的研究团队在《自然·通讯》（Nature Communications）上发文，揭示出光敏色素B分子所具有的独特的温控分子动力学特征及其在不同温度和光源种类作用下表现出的不同行为模式。
随着气候变暖不断加剧，农作物生长模式以及花期也随之改变。更好地了解光敏色素如何调节植物生长周期节律，有助于科学家在新气候环境下对农作物进行优化培育，甚至管窥癌症发生发展机制。
光敏色素在活化态和非活化态之间的转换就像一个由光热控制的二进制开关(binary switch)。在直射光下，比如户外环境，光敏色素激活，吸收远红光。这种活化状态抑制植物根茎生长，从而限制直射光照条件下植物生长所能达到的高度。
背阴环境下光敏色素活性降低，吸收红光，这种失活状态解除了它对植物茎部生长的抑制。从而使得植物长得更高，以与其他植物竞争阳光。
在细胞内，光敏色素受光照激活后与细胞核内感光小体（photobodies）结合。当光敏色素B失活时，它就会锚定在细胞质中。当它再次激活时重新进入细胞核，并改变基因的表达和植物的生长模式。
以往研究发现，光源的变化同时影响细胞内所有焦点的大小和数量。而该团队的研究结果表明，温度变化只改变单一焦点。
以植物学领域的模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为试验材料，Chen的团队检测了不同温度和光照条件下叶片和茎部的细胞行为。试验目的是为了监测感光小体在温度变化时如何做出响应。目前的研究发现，光敏色素只有在激活状态下才能形成感光小体
Chen及其合作者曾预测，升高温度可能与在暗处的试验产生类似的效果，二者都将导致光敏色素失活。他们认为，与在背阴处细胞产生的变化相同，升温将导致感光小体消失。
但试验结果却出乎他们的预料。
研究团队发现，升高温度并没有同时引起所有感光小体消失。相反，特定感光小体只在特定的温度区间内才会消失。感光小体的消失是温度特异性的。
“我们发现，一些感光小体即使在温热条件下仍能稳定存在。”Chen说，“而其余感光小体在较低温度下于特定温度区间消失。我们此前认为所有的感光小体都是一样的，但现在发现它们全都不一样。”
感光小体温度特异性消失的机制，一定与在其在暗处消失的机制不同。这表明，不同感光小体可能是特定温度区间的传感器。
研究也发现，光敏色素B在两个不同的分子位点上对温度作出了反应。第一个位点感知温度，第二个位点形成焦点，且这个焦点对温度不敏感。这表明，光和温度能被同一分子位点感应到，却产生了不同的行为。
“感光小体是大型的动态蛋白复合体。我们的研究结果表明，每个感光小体可能都有不同的组成成分。”Chen说，“我们认为，正是每个感光小体独特的组成成分才使它们对温度的反应不同。后续对于不同感光小体独特性的研究，可能会揭示出植物对温度的感知机制，以及温度响应基因表达的调控机制。”
除了让植物能在一个日益变暖的世界茁壮生长，该研究还有助于科学家对癌症有更深入的了解。动物细胞内的蛋白质也会形成与癌症相关的“焦点”，也就是病灶，但它们在基因表达和调控方面的作用仍不为人知。
作者：Holly Ober
翻译：高宝祯
审校：刘宇航
引进来源：加州大学河滨分校
京公网安备11010502039775号
