泣くのをやめなさい！小さなタンパク質によるクリプトクロム機能の阻害

植物は、特殊な光受容体タンパク質を使用して光の存在を検出できます。これらの光受容体は光の強度を測定しますが、光の異なるスペクトルにも反応するため、異なる色を「見る」こともできます。動物にも存在するクリプトクロムは、植物が青と紫外線（UV-A）光を検出できるようにするフラビンベースの光受容体です。シロイヌナズナには、既知の感覚的役割を備えた2つのクリプトクロム、クリプトクロム1（CRY1）とクリプトクロム2（CRY2）が2つあります。それらは、青光媒介性胚軸の伸長の阻害、花の開始の光周期促進、子葉拡張、アントシアニン産生、磁気セプションなど、さまざまなプロセスで機能します。暗闇では、クリプトクロムは非アクティブな単量体状態にあり、照明に応じて光化学的および立体構造の変化を受けます。これにより、フラビンの減少、オリゴマー化、および「クリプトクローム複合体」の形成が生じます。クリプトクロムの活性化とシグナル伝達のメカニズムが広範囲に研究されており、系統発生系統で保存されていることがわかりました。したがって、このレビューでは、植物のクリプトクロームに固有の、あまり知られていない規制のメカニズムに焦点を当てます。これには、光に応答してその二量体化を防ぐ小さなタンパク質によるクリプトクロム活性の阻害が含まれます。結果として生じる機能の阻害は、植物の成長、開花、果物の生産などの経済的に重要な特性の重大な変化を引き起こします。このレビューでは、これらの内因性および人工の小さな阻害剤タンパク質による変調のコンテキストにおけるクリプトクロムの活性化とシグナル伝達の既知のメカニズムについて説明します。バイオテクノロジーおよび農業用途のための有望な新しいアプリケーションについて説明します。

Plants can detect the presence of light using specialised photoreceptor proteins. These photoreceptors measure the intensity of light, but they can also respond to different spectra of light and thus 'see' different colours. Cryptochromes, which are also present in animals, are flavin-based photoreceptors that enable plants to detect blue and ultraviolet-A (UV-A) light. In Arabidopsis, there are two cryptochromes, CRYPTOCHROME 1 (CRY1) and CRYPTOCHROME 2 (CRY2) with known sensory roles. They function in various processes such as blue-light mediated inhibition of hypocotyl elongation, photoperiodic promotion of floral initiation, cotyledon expansion, anthocyanin production, and magnetoreception, to name a few. In the dark, the cryptochromes are in an inactive monomeric state and undergo photochemical and conformational change in response to illumination. This results in flavin reduction, oligomerisation, and the formation of the 'cryptochrome complexome'. Mechanisms of cryptochrome activation and signalling have been extensively studied and found to be conserved across phylogenetic lines. In this review, we will therefore focus on a far lesser-known mechanism of regulation that is unique to plant cryptochromes. This involves inhibition of cryptochrome activity by small proteins that prevent its dimerisation in response to light. The resulting inhibition of function cause profound alterations in economically important traits such as plant growth, flowering, and fruit production. This review will describe the known mechanisms of cryptochrome activation and signalling in the context of their modulation by these endogenous and artificial small inhibitor proteins. Promising new applications for biotechnological and agricultural applications will be discussed.