Gene expression and signal transduction
(4 hr)
- Basic of plant gene expression
- Fundamental of plant signal transduction
- Phytochrome and blue-light responses in plants
พืชมีระบบรั บรู้ ปัจจัยสิ่งแวดล้ อม
การรับสัญญาณ (signal perception)
การถ่ ายทอดสัญญาณ
(signal transduction)
การตอบสนองต่ างๆ
(gene expression, responses)
Receptors
Molecular switches
active- inactive form
Five parallel intracellular signaling pathways activated by G-protein-linked receptors, receptor tyrosine kinases, or both
In this schematic example, the five kinases (shaded yellow) at the end of each pathway phosphorylate target proteins (shaded red), some of which are phosphorylated by
more than one of the kinases. The specific phospholipase C activated by the two types of receptors is different: G-protein-linked receptors activate PLC-β, whereas
receptor tyrosine kinases activate PLC-γ (not shown).
Second messenger
การงอกของเมล็ด lettuce ในภาวะแสงต่ าง ๆ
Photomorphogenesis
http://www.uwsp.edu
Photoreceptor:
Phytochrome
โปรตีนที่ดูดกลืนแสงสีแดง สีแดงไกล และสีนา้ เงิน
(red, far-red, blue light)
Pfr: Ptotal
รังสีหรือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้ าแยกตามความยาวคลื่นต่างๆ
Smith H. Nature 407, 585-591
Photomorphogenesis
+ Light  มีจานวนโฟตอนของแสงสี แดง+ นา้ เงิน มาก
Pfr: Ptotal สูง
- Light  มีจานวนโฟตอนของแสงสี แดงไกลมาก
Pfr: Ptotal ต่า
Figure 15-79. When activated by light, the phytochrome, which is a dimer, phosphorylates itself and then moves into the
nucleus, where it activates gene regulatory proteins to stimulate the transcription of specific genes. (Alberts et al., 2002)
http://www.bio.miami.edu/dana/226/226F09_14.html
Jiao Y. et al. Nature Reviews Genetics 8, 217-230
บทบาทของไฟโทโครม
การยืดตัวเพื่อหนีร่มเงา (Shading avoidance)
สัดส่ วนของ Pfr: Ptotal ที่ลดลง ทาให้ พืชเติบโตด้ านความสูง
การงอกของเมล็ด (Seed germination)
สัดส่ วนของ Pfr: Ptotal ที่เพิ่มขึน้ กระตุ้นการงอกของเมล็ด
การหลับของใบ (Sleep movement)
สัดส่ วนของ Pfr: Ptotal ที่ลดลง กระตุ้นการหุบก้ านใบ
Figure 1. Photomorphogenesis as a morphological and as a cellular process. The left photos show the change in form of
an Arabidopsis thaliana seedling grown in darkness (top) or in white light. The right hand illustration shows the change in
chloroplast structure and diagrams the progress of light signals through two receptor systems, cryptochrome and
phytochrome. Adapted from Biochemistry and Molecular Biology of Plants, (c) American Society of Plant Biologists, with
permission.
Blue light responses
การเบนตามแสง
Photoreceptor: blue light receptors
Cryptochrome
Phototropins
Zeaxanthins