Det har länge antagits att ljus aktiverar kloroplastiskt genuttryck via så kallad tiolmedierad redoxreglering. Dock, den mekanism som ger upphov till denna förordning har hittills varit svårfångad. Åsa Strand och hennes grupp vid Umeå Plant Science Center har nu identifierat komponenterna som ingår i denna redoxregleringsmekanism. Deras resultat publiceras i tidskriften Naturkommunikation .

Kloroplasten är den plats i cellen där fotosyntesen sker. När en planta kommer upp ur jorden, det blir gradvis grönt, och under denna grönningsprocess utvecklas fotosyntesmaskineriet i kloroplasterna och blir fullt fungerande. Etableringen av fotosyntes är en komplicerad process som involverar aktivering av genuttryck i kloroplasten som svar på ljus. Åsa Strand och hennes grupp identifierade en komponent som kopplar ljussignalen till aktiveringen av genuttryck i kloroplasten.

Det visades att vissa proteiner, kallade tioredoxiner, överföra elektroner, huvudsakligen härrörande från ljus, till proteinet PRIN2 (PLASTID REDOX INSENSITIVE2). PRIN2 reduceras och ändrar sin struktur från en dimer (dvs två PRIN2-proteiner är bundna tillsammans) till en monomer (enkla proteiner). PRIN2-monomererna aktiverar sedan fotosyntetisk genuttryck i kloroplasten. Denna typ av reglering kallas tiolmedierad redoxreglering eftersom den funktionella kemiska gruppen som förmedlar överföringen av elektroner är den svavelinnehållande tiolgruppen.

"Vi identifierade PRIN2 för flera år sedan. Vi visste att det var känsligt för redoxförändringar och att det krävdes för normalt genuttryck i kloroplasten", förklarar Åsa Strand. "Vi har nu visat att PRIN2 regleras av ljus via tioredoxiner och att det sedan aktiverar ett proteinkomplex som kallas PEP. Detta proteinkomplex är ansvarigt för uttrycket av de fotosyntesrelaterade generna i kloroplasten."

Proteinkomplexet PEP (plastidkodat RNA-polymeras) läser informationen som lagras i kloroplastgenomets DNA och kopierar den till RNA (ribonukleinsyra). RNA fungerar sedan som mall för att översätta informationen som lagras i DNA:t till proteiner. PEP är ett stort proteinkomplex som behöver flera associerade proteiner för att få sin fulla funktion. Ett av dessa associerade proteiner är PRIN2.

De proteiner som krävs för ett fullt fungerande fotosyntesmaskineri är dels kodade i kärnan och dels i kloroplastgenomet i en cell. Således, någon form av kommunikation mellan de två cellulära facken krävs för att säkerställa att alla komponenter är tillgängliga vid rätt tidpunkt under plantans utveckling. PRIN2 spelar en viktig roll i kommunikationen mellan de två avdelningarna eftersom PEP-komplexets status kopplar kloroplastens funktionella tillstånd till kärnan, gör det möjligt för växten att synkronisera uttrycket av fotosyntetiska gener från kärn- och kloroplastgenomerna under utveckling av plantor.