Lange tijd werd aangenomen dat licht chloroplastische genexpressie activeert via zogenaamde thiol-gemedieerde redoxregulatie. Echter, het mechanisme dat aanleiding geeft tot deze regulering is tot nu toe ongrijpbaar gebleven. Åsa Strand en haar groep in het Umeå Plant Science Center hebben nu de componenten geïdentificeerd die betrokken zijn bij dit redox-regulatiemechanisme. Hun resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

De chloroplast is de plaats in de cel waar fotosynthese plaatsvindt. Als een zaailing uit de grond komt, het wordt langzaam groen, en tijdens dit vergroeningsproces ontwikkelt de fotosynthesemachine in de chloroplasten zich en wordt volledig functioneel. Het tot stand brengen van fotosynthese is een gecompliceerd proces waarbij genexpressie in de chloroplast wordt geactiveerd als reactie op licht. Åsa Strand en haar groep identificeerden een component die het lichtsignaal verbindt met de activering van genexpressie in de chloroplast.

Er werd aangetoond dat bepaalde eiwitten, thioredoxines genoemd, elektronen overbrengen, voornamelijk afkomstig van licht, aan het eiwit PRIN2 (PLASTID REDOX INSENSITIVE2). PRIN2 wordt gereduceerd en verandert van structuur van een dimeer (d.w.z. twee PRIN2-eiwitten zijn aan elkaar gebonden) in een monomeer (enkele eiwitten). De PRIN2-monomeren activeren vervolgens de fotosynthetische genexpressie in de chloroplast. Dit type regulatie wordt thiol-gemedieerde redox-regulatie genoemd omdat de functionele chemische groep die de overdracht van elektronen bemiddelt, de zwavelhoudende thiolgroep is.

"We hebben PRIN2 enkele jaren geleden geïdentificeerd. We wisten dat het gevoelig was voor redoxveranderingen en dat het nodig was voor normale genexpressie in de chloroplast", legt Åsa Strand uit. "We hebben nu aangetoond dat PRIN2 wordt gereguleerd door licht via thioredoxines en dat het vervolgens een eiwitcomplex genaamd PEP activeert. Dit eiwitcomplex is verantwoordelijk voor de expressie van de fotosynthese-gerelateerde genen in de chloroplast."

Het eiwitcomplex PEP (plastide-encoded RNA-polymerase) leest de informatie die is opgeslagen in het DNA van het chloroplastgenoom en kopieert deze naar RNA (ribonucleïnezuur). RNA dient dan als sjabloon om de in het DNA opgeslagen informatie in eiwitten te vertalen. PEP is een groot eiwitcomplex dat verschillende geassocieerde eiwitten nodig heeft om zijn volledige functie te krijgen. Een van deze geassocieerde eiwitten is PRIN2.

De eiwitten die nodig zijn voor een volledig functionele fotosynthesemachine worden deels gecodeerd in de kern en deels in het chloroplastgenoom van een cel. Dus, enige vorm van communicatie tussen de twee cellulaire compartimenten is vereist om ervoor te zorgen dat alle componenten op het juiste moment beschikbaar zijn tijdens de ontwikkeling van zaailingen. PRIN2 speelt een essentiële rol in de communicatie tussen de twee compartimenten omdat de status van het PEP-complex de functionele toestand van de chloroplast met de kern verbindt, waardoor de plant de expressie van fotosynthetische genen van de nucleaire en chloroplastgenomen kan synchroniseren tijdens de ontwikkeling van zaailingen.