老葉的植物王國

  芡。圖片來源：維基百科 身為最古老的植物光受器，隱花色素在水生種子植物中會經歷了什麼樣的變化呢？ 看文章

 因為植物是光合自營生物（photosynthetic autotroph），所以感光這件事對植物來說非常重要。以模式植物擬南芥（阿拉伯芥， Arabidopsis thaliana ）為例，它至少含有五個光敏素（phytochrome）、兩個隱花色素（cryptochrome）、四個向光素（phototropin）來負責感光這件事。光敏素主要負責感應紅光/紅外光，隱花色素與向光素負責感應藍光與長波紫外光。隱花色素與胚軸的延長以及開花相關，而向光素則負責趨光性（phototropism）。 隱花色素。圖片來源： 維基百科 有意思的是，動物也有隱花色素。過去的研究發現，動物的隱花色素與生物時鐘有關，而鳥類的隱花色素則被發現可以感應磁場。 最近法國的研究發現，不只是動物的隱花色素可以感應電磁波，植物的隱花色素1（cry1）也對電磁波有反應。研究團隊以7MHz的電磁波處理擬南芥，發現這個頻率的電磁波，無論是以垂直或平行的角度，都會抑制隱花色素的功能：也就是說，有電磁波的狀況下，植物會長得比較高（呈現出沒有看到光的樣子）。當研究團隊以同樣強度的電磁波來處理隱花色素1的蛋白質時，他們也發現電磁波會影響隱花色素1的磷酸化（對隱花色素1來說，磷酸化就是活化）。 這是第一個做出受器活化會直接被電磁波影響的實驗。到底還有多少這樣的生物受器，就有待未來更多的研究發現了。 參考文獻： Maria Albaqami et. al. (2020). Arabidopsis cryptochrome is responsive to Radiofrequency (RF) electromagnetic fields . Scientific Reports.

隱花色素（cryptochromes）是一群動植物皆有的藍光受器（blue-light photoreceptor）。目前已知與植物的生長發育以及生物時鐘有關，與昆蟲及哺乳動物的生物時鐘有關。不過，哺乳動物的隱花色素似乎並不受到藍光的驅動。 隱花色素的胺基端（N-terminus）序列與細菌的光修復酶（photolyase）有相似性，被稱為PHR domain；這個PHR domain可接受藍光的信號（1）。 擬南芥( Arabidopsis thaliana ) 隱花色素1（cryptochrome 1, CRY1） 的PHR domain。圖片來源： 維基百科 最近南韓的一個研究團隊，將擬南芥隱花色素2的PHR domain與Trk 受器（Trk是tropomyosin-related kinase，是一個受器酪氨酸激酶 receptor tyrosine kinase）接合，產生一個嵌合蛋白（chimeric protein），或者說混種的蛋白。 有趣的是，當研究團隊讓神經細胞株表現這個混種的蛋白時，再使用488奈米（488 nm）的藍光刺激細胞株，蛋白質便開始活化，進行信息傳導；重複照射幾次則會使蛋白質失去活性。如果照射的時間變長，則該細胞株開始長出神經突起（neurite），甚至在大鼠的神經細胞株中可以長出絲狀偽足（filopodia）（2）。 研究團隊也發現，因為光線可以只照射局部，所以當他們以藍光照射表現混種蛋白的部分神經元時，只有被照射的部分的混種蛋白活化並開始長出絲狀偽足。 研究團隊也觀察到，藍光照射大約五到十分鐘就產生反應，相較於以加入化學藥劑或是受體的配體（ligand）來觀察信息傳導來說，以光線刺激更快、更直接，而且還可以侷限在細胞的一部份作用。 未來這個應用，究竟能夠擴展到哪些部分還有待觀察；但筆者覺得有趣的是，研究團隊將植物蛋白的一部分與動物蛋白結合，產生的混種蛋白還可以有功用，真的是很酷。（筆者比較想要把藍光受器跟多巴胺受器結合，這樣心情不佳的時候，用藍光照一下就立刻心花朵朵～） 參考文獻： 1. Wikipedia. Cryptochrome . 2. 2014/7/3.  New optogenetic tool for controlling neuronal signallin...