Fytochromy řídí expresi genů

O existenci fytochromu, citlivého fotoreceptoru v rostlinách, i o jeho četných fyziologických funkcích víme skoro 40 let. Systém založený na fytochromu také aktivuje a deaktivuje specifické geny. Nedávno se ale zjistilo, že je tento proces vyvoláván příjmem záření v určité části červené oblasti. Metoda založená na těchto poznatcích může zřejmě nahradit vyvolávání exprese genů tepelnými šoky nebo etanolem a tetracyklinem, jejichž některé meziprodukty jsou toxické. Jestliže se zásah načasuje a zvolí se jeho intenzita, bude možné přesně řídit hladinu požadované exprese určitého genu. Když se např. fytochrom phyB vystaví červenému záření, přemění se na formu, která se přestěhuje z cytoplazmy do jádra buňky a naváže se na bílkovinu zvanou PIF3. Dlouhovlnné červené ozáření pak vrátí fytochrom do neaktivní formy.

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley a ze Zemědělské výzkumné služby amerického ministerstva zemědělství pracovali s transformovanými buňkami kvasinek, které obsahují fytochrom phyB a bílkovinu PIF3. Vazbou s nimi exprimovali dva chimérické proteiny s doménou vázající deoxyribonukleovou kyselinu, a potom je minutu ozařovali vlnovou délkou 664 nm (červenou) ze systému diod. Po třech hodinách tisícinásobně vzrostla transkripce ribonukleové kyseliny. Následovalo ozáření vlnovou délkou 748 nm (dlouhovlnnou červenou) a patnáct minut po něm se transkripční aktivita zastavila. Geny a enzymy lze tedy aktivovat světlem. Vědci očekávají, že postup bude možné použít pro libovolné buňky nebo organizmy, které fytochrom vytvářejí přirozeně, nebo jsou schopny ho zabudovat, popř. se pro takovou funkci dají geneticky zmanipulovat. Pokusnými objekty pro budoucí zkoušky tohoto postupu budou prý nejen mutanty huseníčku (Arabidopsis), ale i mouchy a červi, a nakonec specifické tkáně nebo buňky mnohobuněčných živočichů. (Nature Biotechnology 20, 985–987 a 1041–1044, 2002/10, Biophotonics International 9, 13, 2002/9)