Väitös: Bakteerien punavaloreseptoreista uusia rakennuspalikoita bioteknologiaan (Tuure)

Valoreseptorit ovat makromolekyylejä, jotka mahdollistavat eliöiden kyvyn aistia valoa. Bioteknologiassa niitä hyödynnetään jonkin halutun vasteen aikaansaamiseksi soluissa.

- Valon avulla solujen toimintoja voidaan kontrolloida tarkasti niin paikan kuin ajan suhteen, mikä ei ole mahdollista lääkeaineilla. Esimerkiksi lääketieteessä tämä mahdollistaisi kohdennetun hoidon vain niissä soluissa, jotka hoitoa tarvitsevat, kertoo väitöskirjatutkija Iida Tuure Jyväskylän yliopistosta.

Iida Tuure tutki väitöskirjassaan bakteerien punavaloreseptoreita eli fytokromeja. Hänen työnsä keskittyi fytokromien toiminnan ymmärtämiseen sekä sellaisten uusien fytokromien etsimiseen ja kehittämiseen, joita voidaan hyödyntää solujen valo-ohjelmoinnissa.

- Onnistuimme yhdessä Göteborgin yliopiston tutkijoiden kanssa määrittämään fytokromin rakenteen toiminnallisessa ja lepotilassa pidemmälle kuin koskaan aiemmin. Rakenteet avasivat fytokromin toiminnan mekanismeja, joiden ymmärrys on tärkeää sovellusten kehittämisen kannalta, täsmentää Tuure.

Kohti sovelluksia bioteknologiassa, tutkimuksessa ja lääketieteessä

Luonnossa fytokromit toimivat pareittain keskenään identtisten fytokromien kanssa. Tuure kehitti väitöskirjassaan fytokromeja, jotka muodostivat parin vain tietyn, erilaisen, fytokromin kanssa. Nämä eripariset fytokromit toimivat ainoastaan silloin, kun ne sekoitettiin niiden oman vastinparin kanssa. Tuure tutki eriparisten fytokromien toimintaa myös bakteerisoluissa, ja ne saivat aikaan samanlaisen valovasteen kuin samanpariset fytokromit. Tämä osoitti, että näissä eriparisissa fytokromeissa on potentiaalia myös solujen valo-ohjaukseen uudella tavalla.

- Fytokromit ovat kuin modulaarisia työkaluja. Niiden käyttötarkoitusta voi muuttaa osia vaihtamalla, samaan tapaan kuin vaikka porakoneeseen voi vaihtaa eri kärkiä. Nämä eripariset fytokromit mahdollistavat uudenlaisten osien käyttöönoton, Tuure avaa.

Tuuren väitöskirjassa raportoitiin myös ensimmäistä kertaa luonnossa esiintyvä fytokromi, joka sitoutuu DNA:han ja säätelee suoraan geenien ilmenemistä.

- Yleensä fytokromit säätelevät solujen toimintaa toisen komponentin kautta, mutta suoraan DNA:han sitoutuvan fytokromin tapauksessa tämä ”välikäsi” jää pois. Vastaavanlaista DNA:han sitoutuvaa sinivaloreseptoria on käytetty laajasti erilaisissa sovelluksissa, ja tämä juuri löydetty fytokromi voisi muuntaa nämä sovellukset punavalokontrollin alle. Punainen valo on suotuisampaa lääketieteellisiin sovelluksiin, sillä se läpäisee kudoksia syvemmälle kuin sininen valo, selventää Tuure.

Iida Tuuren väitöskirjan "Modular shuffling for diverse phytochrome functionalities” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 6.3.2026 klo 12:00 alkaen Agoran Auditorio 2:ssa (Ag B105). Vastaväittäjänä toimii Principal Scientist Alex Jones (National Physical Laboratory, Iso-Britannia) ja kustoksena yliopistonlehtori Heikki Takala. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Väitöskirja “Modular shuffling for diverse phytochrome functionalities” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa.

Lisätietoja:

• Väitöskirjatutkija Iida Tuure, iida.m.tuure@jyu.fi