Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Max-Planck-Wissenschaftler enthüllen molekulare Details der Pflanzenabwehr

14.02.2008
Aller guten Dinge sind drei

Pflanzen müssen sich tagtäglich gegen Angriffe von Krankheitserregern wie Pilze, Bakterien oder Viren wehren. Dabei muss das pflanzliche Immunsystem zwischen Eigen- und Fremdproteinen unterscheiden, um den Angreifer überhaupt erkennen zu können. Viele Erreger werden schon an der Pflanzenoberfläche abgewehrt. Dieser für die Pflanze überlebenswichtige Mechanismus war bisher kaum erforscht. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung in Köln fanden in Experimenten heraus, dass die Pflanze drei Protein-Bausteine benötigt, um einen an der Zellmembran sitzenden Abwehrkomplex zu bilden, der den Angreifer durch gezieltes Ausscheiden von wahrscheinlich giftigen Stoffen abwehrt (Nature, Online-Ausgabe vom 14. Februar 2008).


Angreifer haben keine Chance, denn sie treffen auf ein hochkomplexes Immunsystem der Pflanze, das den Angreifer schon nach dem ersten Kontakt heftig abwehrt. Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Pilzspore, die versucht, in die Pflanze einzudringen. Bild: Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung

Das pflanzliche Immunsystem benutzt verschiedene Waffen im Kampf gegen potenzielle Krankheitserreger. Eine frühe Waffe mit breiter Wirksamkeit wird sofort nach dem ersten Kontakt mit dem Angreifer aktiviert und verhindert ein Eindringen in die Pflanze. Jetzt konnten Kölner Max-Planck-Forscher um Chian Kwon in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Großbritannien und Deutschland zwei weitere molekulare Puzzlesteine identifizieren, die bei dieser Form der Abwehr wichtig sind.

In Experimenten an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) fanden die Wissenschaftler insgesamt drei verschiedene Proteine, die den so genannten SNARE-Komplex bilden, der über Tod oder Leben der Pflanzen nach Pilzbefall entscheidet. Es ist schon seit längerem bekannt, dass SNARE-Proteine im Inneren der Zelle den Transport von Stoffen mit Hilfe von kleinen Transportbehältern, den so genannten Vesikeln, steuern. Tausende solcher Vesikel ermöglichen eine beständige und geordnete Kommunikation zwischen verschiedenen Kompartimenten einer Pflanzenzelle. Die Stoffe werden durch Verschmelzen der Vesikel mit der Zellmembran frei gegeben. Neue Untersuchungen der Kölner Forscher haben ergeben, dass der SNARE-gesteuerte Vesikeltransport auch für die Abwehr von potenziellen Krankheitserregern genutzt wird. Die Wissenschaftler vermuten, dass sich in den Vesikeln ein Gift befindet, mit dem der Angreifer getötet wird.

Das SNARE-Protein PEN und dessen Funktion bei der Abwehr waren den Forschern schon bekannt. Durch Experimente mit Mutanten der Ackerschmalwand, denen jeweils spezifische Proteine fehlten, fanden die Forscher zwei weitere Proteine - SNAP und VAMP -, die zusammen mit dem PEN-Protein den dreiteiligen SNARE-Abwehrkomplex bilden. Die große Überraschung: Fällt das VAMP-Protein aus, kann es durch ein chemisch ähnlich gebautes "Ersatz-VAMP" ausgetauscht werden. "Das ist ein zusätzlicher, bisher unbekannter Zellmechanismus", sagt Chian Kwon

Die beiden austauschbaren VAMP-Proteine erfüllen wichtige Funktionen in einem weiteren Prozess, der das Wachstum von Pflanzenzellen steuert. Offenbar benutzt die Zelle die gleichen Vesikel, in deren Hülle VAMP-Proteine sitzen, für zwei unterschiedliche Zwecke: zum einen für die normalen Transportwege während der Zellstreckung und zum anderen, im Falle des Angriffs von Krankheitserregern, für eine gezielte Abwehr. "Wahrscheinlich wird nur die Fracht der Vesikel für die Abwehrreaktion ausgetauscht", so der Biologe.

Interessanterweise kann man SNARE-Proteine auch bei Tieren finden, wo sie ganz ähnliche Aufgaben bei der Steuerung des Vesikeltransports zu erfüllen haben. Dass sich Tier und Pflanze in diesem grundlegenden Abwehrmechanismus so ähnlich sind, überraschte die Forscher am meisten. Sie erwarten, dass man in Zukunft noch weitere Parallelen zwischen dem Immunsystem von Tier und Pflanze finden wird.

Originalveröffentlichung:

Chian Kwon, Christina Neu, Simone Pajonk, Hye Sup Yun, Ulrike Lipka, Matt Humphry, Stefan Bau, Marco Straus, Mark Kwaaitaal, Heike Rampelt, Farid El Kasmi, Gerd Jürgens, Jane Parker, Ralph Panstruga, Volker Lipka, and Paul Schulze-Lefert
Co-option of a default secretory pathway for plant immune responses
Nature, DOI 10.1038/nature06545 (2008)

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Krankheitserreger Pflanze Protein SNARE-Protein Vesikel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält
22.05.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus
22.05.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie