Фотосинтез, процесс, с помощью которого растения производят пищу, представляет собой мощную часть молекулярного механизма, которому для работы нужен солнечный свет. Белки, участвующие в фотосинтезе, должны быть «включены», когда у них есть солнечный свет, необходимый им для функционирования, но они должны работать на холостом ходу, как двигатель автомобиля на светофоре, в темноте, когда фотосинтез невозможен. Они делают это с помощью процесса, называемого «окислительно-восстановительной регуляцией» - активации и дезактивации белков посредством изменения их окислительно-восстановительного состояния (восстановления/окисления). То, что происходит на свету, хорошо известно: путь ферредоксин-тиоредоксинредуктазы (FTR)/тиоредоксин (Trx) отвечает за процесс восстановления, который активирует путь фотосинтеза. Однако ученые долгое время были в неведении относительно того, что происходит, когда свет недоступен, и как растения восстанавливают фотосинтетические белки, чтобы быть готовыми к работе, когда свет возобновляется.
Теперь Кейсуке Йошида, Тору Хисабори и их коллеги идентифицировали два белка, составляющих окислительно-восстановительный каскад тиоредоксин-подобного2 (TrxL2)/2-Cys пероксиредоксина (2CP), которые помогают контролировать повторное окисление этих фотосинтетических белков путем модификации ключевого части молекулярных игроков. Эти два белка, по-видимому, функционируют как часть каскада, который перекачивает энергию от фотосинтетических белков к всегда энергоемкой перекиси водорода. TrxL2, в отличие от подобных, более известных белков, по-видимому, специализирован для процесса «выключения»; это эффективный окислитель многих белков, но он восстанавливает только 2CP, позволяя энергии, потребляемой TrxL2 из нескольких предшествующих реакций, переходить на 2CP и, следовательно, на перекись водорода. Таким образом, этот каскад удерживает фотосинтез в режиме ожидания до тех пор, пока свет снова не станет доступен.
TrxL2/2CP также работают на свету, но они затмеваются нормальным механизмом активации в растениях и занимают центральное место только в отсутствие света. Интересно, что этот каскад, по-видимому, не влияет на сам фотосинтез, поскольку мутантные растения без 2CP нормально ведут себя на свету; однако механизм «выключения» у этих мутантных растений значительно менее эффективен, чем у растений дикого типа. Более того, тот факт, что этот процесс менее эффективен, а не отсутствует вовсе, позволяет предположить, что аналогичные функции в растениях выполняют и другие, пока неизвестные белки. Таким образом, эти исследователи пролили свет на то, как растения сохраняют активность фотосинтетических белков до тех пор, пока они действительно не пригодятся.