Nová publikace Regulation of Phenolic Compound Production by Light Varying in Spectral Quality and Total Irradiance
Vydali jsme novou odbornou publikaci s názvem Regulation of Phenolic Compound Production by Light Varying in Spectral Quality and Total Irradiance.
Autoři publikace:
Radomír Pech, Adriana Volná, Lena Hunt, Martin Bartas, Jiří Červeň, Petr Pečinka, Vladimír Špunda, and Jakub Nezval
Int. J. Mol. Sci. 2022, 23(12), 6533;
https://doi.org/10.3390/ijms23126533
Před několika dny se podařilo našemu týmu biofyziky publikovat novou práci, která se zabývá možnostmi regulace obsahu fenolových látek v rostlinách pomocí změn intenzity a barevnosti světla, v němž rostlina vyrůstá. Cílem bylo sledovat, jak je tento proces řízen na molekulární úrovni a jaké důsledky mají světlem vyvolané změny metabolismu fenolových látek pro odolnost rostlin vůči (foto-)oxidativnímu stresu.
Co jsou fenolové látky?
Fenolové látky se řadí do početné skupiny rostlinných sekundárních metabolitů (podobně jako alkaloidy, terpenoidy, glukosinoláty a celá řada jiných zajímavých látek). Zjednodušeně řečeno, sekundární metabolity jsou látky, které se přímo nepodílejí na růstu, vývoji a energetickém metabolismu rostlin (fotosyntéze). Rostliny se tedy mohou za ideálních růstových podmínek bez některých z těchto metabolitů po nějakou dobu obejít. Jenže běžně rostliny za ideálních podmínek prostředí nerostou a pak může být produkce těchto ochranných látek faktorem rozhodujícím o jejich přežití.
Význam fenolových látek
Fenolové látky zvyšují odolnost rostlin proti celé řadě nepříznivých faktorů prostředí – chrání je před UV zářením i příliš silným viditelným světlem, před sžíráním hmyzem, působením těžkých kovů, napadením mikroorganismy, zvyšují také mechanickou odolnost rostlin atd. Mimo to, tyto látky umožňují rostlinám „komunikovat“ se svým prostředím – lákají opylovače, roznašeče semen, symbiotické houby, bakterie apod. Fenolové látky ale nejsou významné pouze pro rostliny – jsou nedílnou součástí lidské potravy (obsahují je prakticky všechny rostliny, na rozdíl třeba od alkaloidů). U celé řady z nich se předpokládají léčivé účinky a podíl na prevenci mnoha onemocnění (jistě jste slyšeli např. o pozitivních účincích čaje či vína na lidské zdraví – tyto nápoje rostlinného původu jsou známy právě vysokým obsahem fenolových látek).
Na co jsme v rámci této studie přišli?
V prvé řadě, že nejúčinnější složkou viditelného světla z hlediska zvyšování produkce fenolových látek v listech ječmene je světlo modré. To je schopno aktivovat metabolickou dráhu fenolových látek i v nepřítomnosti jiných barevných složek světla a síla tohoto jevu roste s intenzitou světla. Naproti tomu červené ani zelené světlo tuto metabolickou dráhu příliš neovlivňuje a to ani při vystavení rostlin vyšším ozářenostem. Modré světlo tedy dokáže spustit hromadění fenolů podobně jako UV záření (avšak prostřednictvím aktivace jiných fotoreceptorů). Z této a předchozích studií vyplývá, že na řízení tohoto procesu se významně podílí kryptochromy (speciální fotoreceptory rostlin citlivé právě na modré světlo) a že je produkce fenolových látek významně řízena na úrovni genové exprese (aktivují se geny zodpovědné za tvorbu enzymů, které následně utváří fenolové látky).
Zajímavé také je, že působení modrého světla (podobně jako UV záření) vyvolává zvýšenou tvorbu takových fenolových látek, u nichž lze na základě jejich chemické struktury předpokládat vyšší antioxidační aktivitu – tedy schopnost likvidovat škodlivé reaktivní formy kyslíku. Tato změna metabolického profilu fenolových látek iniciovaná modrým světlem je zřejmě také regulována na úrovni změny exprese genů – jak jsme prokázali, především genu F3´H. Mimo jiné jsme při zpracování dat zavítali i do málo probádané oblasti zapojení miRNA do procesu regulace sekundárního metabolismu světlem. Data naznačují, že se změnou světelných podmínek se mění obsah a profil miRNA schopných interagovat s transkripčními faktory ovlivňující geny spojené s produkcí fenolových látek.
Pokud chcete vědět více – podívejte se na naši publikaci.
Zveřejněno / aktualizováno: 23. 06. 2022
