Kasvien lämpötilastressi
Kylmästressin proteiinit

Kasvien täytyy kylmäkaraistua säilyäkseen hengissä esimerkiksi Suomen talven aikana, siis kasvien täytyy tavalla tahi toisella osata aistia ympäristön muutoksista, että talvi on tulossa. Tärkein talven tulonmerkki kasveilla on valojakson pituuden muutokset. Kylmänkestävyyden saavuttamiseen proteiineilla ja geeniekspressiolla on todella keskeinen rooli. Asiaa onkin tutkittu paljon ja on havaittu, että tiettyjä geenejä ekspressoidaan, kun ympäristön lämpötila laskee tietyn rajan alapuolelle. Millaisia rooleja näillä kylmästä indusoivilla geenien tuotteilla sitten on? Roolit ovat monialaisia, tietyt proteiinit toimivat saperoneina ja estävät esimerkiksi entsyymien kylmästä johtuvaa denaturaatiota. Toiset proteiinit puolestaan vaikuttavat erityisesti solun plasmamembraaniin ja lisäksi on tavattu geenejä, joiden koodaamat proteiinit liittyvät signaalitransduktion ja aineenvaihduntareittien säätelyyn. Lisäksi on proteiineja, joiden selvää funktiota tai aktiivisuutta ei tunneta (Thomashow 1999).
Lipid transfer proteiinit ovat pieniä proteiineja (9 kd), joita tavataan kasvien lisäksi myös, nisäkkäissä, hiivoissa ja bakteereissa. Ltp-proteiineilla on hydrofobinen tunnelintapainen ontelo, jonka oletetaan toimivan lipidien transferaatiossa. On havaittu, että LTP:t tehostavat erillisten kalvojen keskinäistä lipidien vaihtoa in vitro. Lipid tranfer protein (LTP) proteiinin geenin geeniekpressiota ja funktioitakin on tutkittu (Thomashow 1999). Tutkimuksissa on havaittu, että LTP:a alkoi kertyä soluun Bromus inermiksen kylmäkaraistumisen aikana. Näiden tietojen valossa voidaan varmaankin olettaa, että LTP muokkaa solukalvojen lipidien saturaatioastetta kylmäkaraistumisen aikana niin, että tyydyttymättömien rasvahappojen osuus kasvaa.
Solukalvon kylmänkestävyys ei aiheudu pelkästään solukalvon lipidikoostumuksen muutoksista, eihän solukalvo yleisesti ottaenkaan ole pelkästään erilaisten lipidityyppien sekoitus, vaan koostuu pikemminkin erilaisista lipideistä ja kalvoproteiineista. Siis voisivatko myös kalvoproteiinit vaikuttaa solukalvon kylmänkestävyyteen ja jos niin, niin miten? Tätä on tutkittu ja on havaittu, että monet proteiinit stabiloivat solukalvoa ja estävät erilaisten jäätymis- ja sulamisvaurioiden syntyä. Seuraavaksi esittelen tiettyjä proteiineja, joiden oletetaan stabiloivan solukalvoja.
Arabidopsiksen COR15a geenin on havaittu parantavan kasvin kylmänsietoa Artus et al. (1996). COR15a koodaa 15 kd polypeptidiä, joka on targetoitu kloroplastiin, siellä siitä modifioidaan 9,4 kd proteiini. Artus (1996) on tutkimuksissaan havainnut, että COR15a:n tuottama proteiini stabiloi kloroplastin kalvoa vähentämällä kalvon taipumusta muodostaa HexII-faasia. Steponkus et al. (1998) on esittänyt hypoteesin, kuinka COR15a proteiini vähentää kalvon taipumusta muodostaa HexII-faasirakenteita, hypoteesin mukaan proteiini muuttaa kloroplastin kalvon luontaista kaarevuutta ja tämä vähentää HexII-faasin muodostusta.
Weiqi et al. (2004) tutki solukalvoon sidonnaisen fosfolipaasi Dδ vaikutusta kasvin kylmänkestävyyteen. fosfolipaasi Dδ hydrolysoi solukalvon fosfolipidejä muodostaen fasfatidiini happoa, ja havaitsi että kun ko. entsyymin tuottoa lisätään geeniteknisesti Arabidopsiksessa saavutetaan parempi kylmänkestävyys ja toisaalta, kun ko. entsyymin tuotto estetään geeniteknisesti Arabidopsiksen kylmänkestävyys heikkenee. Weiqi et al. (2004) toteaa myös, että fosfolipaasi Dδ päärooli on jäätymisen jälkeisten kalvovaurioiden korjaus.