DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-69403-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41654507
تاريخ النشر: 2026-02-07
المؤلف: Alexander Landmark وآخرون
الموضوع الرئيسي: تأثيرات الضوء على النباتات
الطرق
تحدد قسم “الطرق” الإجراءات التجريبية والتحليلية المستخدمة في الدراسة. يوضح اختيار المشاركين، وتصميم التجارب، والتقنيات الإحصائية المستخدمة لتحليل البيانات. يتم وصف منهجيات محددة، مثل التجارب المضبوطة أو الدراسات الملاحظة، لضمان إمكانية تكرار النتائج وصحتها.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات عن الأدوات والتقنيات المستخدمة، مثل البرمجيات لتحليل البيانات أو أدوات قياس محددة. كما يتم تناول الاعتبارات الأخلاقية، بما في ذلك الموافقة المستنيرة والموافقة من اللجان المعنية، للحفاظ على نزاهة البحث. بشكل عام، يعمل هذا القسم كدليل شامل للمنهجيات التي تدعم استنتاجات الدراسة.
النتائج
تشير النتائج إلى أن CryA من *Aspergillus nidulans* مصنفة كفئة I من CPD photolyase، تتميز بوجود FAD و 5,10-methylenetetrahydrofolate (MTHF) ككروموفورات لها. تكشف التحليلات النشوء والتطور أن CryA تتجمع مع CPD photolyases الفطرية الأخرى، مما يشير إلى انقسام تطوري عن ممثلين فطريين آخرين. يتنبأ النمذجة الهيكلية باستخدام AlphaFold بوجود بنية أساسية محفوظة للغاية لـ CryA، مع تحديد FAD ككروموفور رئيسي وMTHF ككروموفور هوائي. تؤكد التحقق التجريبي من خلال الطيف الضوئي هذه النتائج، حيث تظهر قمم امتصاص نموذجية لـ FAD وMTHF.
وظيفيًا، تعمل CryA كمنظم للتغذية الراجعة السلبية للجينات المستجيبة للضوء والتنمية في *A. nidulans*. يؤدي حذف جين cryA إلى زيادة في التطور الجنسي وتغيرات في أنماط النمو، بينما تؤدي التعبيرات الزائدة إلى عيوب تطورية شديدة، بما في ذلك الغياب التام للكونيديوفورات. تشير تحليلات التعبير الجيني إلى أن CryA تنظم سلبًا الجينات المستجيبة للضوء، حيث يؤدي حذفها إلى زيادة كبيرة في التعبير عن هذه الجينات بعد التعرض للضوء. وهذا يشير إلى أن CryA تلعب دورًا حاسمًا في تعديل استجابة الكائن الحي للضوء، تعمل ضمن حلقة تغذية راجعة سلبية للحد من التعبير الجيني والعمليات التطورية استجابةً لمحفزات الضوء.
المناقشة
تناقش الدراسة التفاعل بين الكريبتوكروم CryA والفيتوكروم FphA في *Aspergillus nidulans*، مع تسليط الضوء على دور CryA كمنظم سلبي لاستجابات الضوء وتكيف الإجهاد التأكسدي. باستخدام AlphaFold 3، توقعت الدراسة تفاعلًا منخفض الثقة بين CryA ومجالات PAS وGAF لـ FphA، والذي تم تأكيده من خلال اختبارات تكامل الفلورية الجزيئية (BiFC) والتداخل البيولوجي (BLI). أشارت نتائج BLI إلى وجود تقارب قوي (0.0682 µM) بين CryA وFphA، والذي تم تقليله بشكل كبير (0.345 mM) عندما تم تحوير بقايا سيستين حاسمة في FphA، مما يبرز أهمية كروموفور الفيتوكروم في تفاعلهما. علاوة على ذلك، أظهرت اختبارات ترسيب الكروماتين المناعي (ChIP) أن CryA تؤثر سلبًا على أسيتيل الهيستون في جين ccgA، مما يمنع تفعيله بواسطة FphA.
بالإضافة إلى ذلك، كشفت الدراسة أن CryA تشارك في استجابة الإجهاد التأكسدي، حيث أدى حذفها إلى زيادة المقاومة للجذور الحرة للأكسجين (ROS) مثل بيروكسيد الهيدروجين. انتقلت موضع CryA من النواة إلى الميتوكوندريا عند التعرض لـ ROS، وهي عملية تعتمد على السيستين 42 في امتدادها N-terminal. وهذا يشير إلى آلية جديدة من خلالها تعدل CryA استجابات الإجهاد من خلال موضعها وتفاعلها مع عامل النسخ AtfA، مما يضبط في النهاية استجابة الإجهاد التأكسدي في *A. nidulans*. تشير النتائج إلى أن CryA تلعب دورًا حاسمًا في تحقيق التوازن بين مسارات إشارات الضوء والإجهاد، حيث تعمل كمنظم للتغذية الراجعة السلبية لمنع التحفيز المفرط للتعبير الجيني.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-69403-2
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41654507
Publication Date: 2026-02-07
Author(s): Alexander Landmark et al.
Primary Topic: Light effects on plants
Methods
The “Methods” section outlines the experimental and analytical procedures employed in the study. It details the selection of participants, the design of the experiments, and the statistical techniques used for data analysis. Specific methodologies, such as controlled trials or observational studies, are described to ensure reproducibility and validity of the findings.
Additionally, the section may include information on the tools and technologies utilized, such as software for data analysis or specific instruments for measurement. Ethical considerations, including informed consent and approval from relevant boards, are also addressed to uphold research integrity. Overall, this section serves as a comprehensive guide to the methodologies that underpin the study’s conclusions.
Results
The results indicate that CryA from *Aspergillus nidulans* is classified as a class I CPD photolyase, characterized by the presence of FAD and 5,10-methylenetetrahydrofolate (MTHF) as its chromophores. Phylogenetic analyses reveal that CryA clusters with other fungal CPD photolyases, suggesting an evolutionary divergence from other fungal representatives. Structural modeling using AlphaFold predicts a highly conserved core structure for CryA, with FAD identified as the primary chromophore and MTHF as an antenna chromophore. Experimental validation through spectroscopy confirms these findings, showing characteristic absorption peaks for FAD and MTHF.
Functionally, CryA acts as a negative feedback regulator of light- and development-induced genes in *A. nidulans*. Deletion of the cryA gene leads to increased sexual development and altered growth patterns, while overexpression results in severe developmental defects, including the complete absence of conidiophores. Gene expression analysis indicates that CryA negatively regulates light-responsive genes, with its deletion causing significant upregulation of these genes after light exposure. This suggests that CryA plays a crucial role in modulating the organism’s response to light, functioning within a negative feedback loop to limit gene expression and developmental processes in response to light stimuli.
Discussion
The research discusses the interaction between the cryptochrome CryA and the phytochrome FphA in *Aspergillus nidulans*, highlighting CryA’s role as a negative regulator of light responses and oxidative stress adaptation. Using AlphaFold 3, the study predicted a low-confidence interaction between CryA and the PAS and GAF domains of FphA, which was confirmed through bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assays and biolayer interferometry (BLI). The BLI results indicated a strong binding affinity (0.0682 µM) between CryA and FphA, which was significantly reduced (0.345 mM) when a critical cysteine residue in FphA was mutated, emphasizing the importance of the phytochrome chromophore in their interaction. Furthermore, chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays demonstrated that CryA negatively affects histone acetylation at the ccgA gene, thereby inhibiting its activation by FphA.
Additionally, the study revealed that CryA is involved in the oxidative stress response, as its deletion led to increased resistance to reactive oxygen species (ROS) such as hydrogen peroxide. The localization of CryA shifted from the nucleus to mitochondria upon ROS exposure, a process dependent on cysteine 42 in its N-terminal extension. This suggests a novel mechanism by which CryA modulates stress responses through its localization and interaction with the transcription factor AtfA, ultimately fine-tuning the oxidative stress response in *A. nidulans*. The findings indicate that CryA plays a crucial role in balancing light and stress signaling pathways, acting as a negative feedback regulator to prevent overstimulation of gene expression.