Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein neuer Regulationsmechanismus in Pflanzenzellen

30.06.2005


Tübinger berichten in "Nature", wie das Hormon Auxin seinen eigenen Transport beeinflusst



Eine Pflanze muss an ihrem Standort von der ersten Zelle an zurechtkommen: nach unten muss sie Wurzeln bilden, um sich im Boden zu verankern, der Stängel sollte in die entgegengesetzte Richtung wachsen, sich verzweigen, und die Blätter müssen optimal zum Licht ausgerichtet werden. Bei diesen Entwicklungsprozessen führt das Pflanzenhormon Auxin Regie. Es ist innerhalb der pflanzlichen Gewebe ungleich verteilt und gibt auf diese Weise das Signal zur Ausbildung einer Achse oder beim späteren Wachstum zur Bildung und Ausrichtung der Seitenorgane. Dabei nimmt das Hormon über eine ganze Reihe von Schritten Einfluss auf die Aktivität der Gene in den Zellen. Das Auxin haben Tübinger Wissenschaftler vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen schon länger untersucht. So haben sie früher bereits entdeckt, dass für den Auxintransport die so genannten PIN-Proteine zuständig sind. Nun sind Tomasz Paciorek, Dr. York-Dieter Stierhof, Jürgen Kleine-Vehn, Prof. Gerd Jürgens, Dr. Niko Geldner und Dr. Jirí Friml vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen der Universität Tübingen in Zusammenarbeit mit Kollegen in Prag, von der RWTH Aachen und der britischen University of Southampton einer weiteren Wirkungsweise des Auxins auf die Spur gekommen: Das Pflanzenhormon nimmt in einer Rückkoppelungsreaktion auch auf seinen eigenen Transport Einfluss. Der dahinter steckende zellbiologische Mechanismus, bei dem das Auxin auf den ständigen Proteinverkehr in der Zelle einwirkt, war in dieser Art bisher nur von tierischen Zellen, nicht aber von Pflanzenzellen bekannt. Wie bereits zuvor - zuletzt im vergangenen Januar - berichten die Tübinger Wissenschaftler auch diesmal in der Fachzeitschrift Nature über ihre neuesten Forschungsergebnisse (Nature, Band 435, Seiten 1251-1256, vom 30. Juni 2005).



Von den PIN-Proteinen, die für den Transport des Auxins zuständig sind, gibt es mehrere unterschiedliche Typen. So findet sich PIN1 zum Beispiel unten, PIN2 oben und PIN3 seitlich in der Zelle. Sie sorgen dafür, dass das Auxin nur in einer Richtung weitertransportiert wird und sich an bestimmten Stellen konzentriert. Dadurch wird nicht nur in der einen Zelle festgelegt, wo oben und wo unten ist. Über den ungleichen Abtransport des Auxins in Nachbarzellen werden auch diese in ihrer Orientierung beeinflusst. So kann sich in vielen kleinen Schritten die Gestalt der Pflanze herausbilden. Die PIN-Proteine sitzen in der Plasmamembran, der äußeren Hülle der Zelle. Die Tübinger Forscher haben festgestellt, dass sie aber nicht unbeweglich sind. Ständig schnüren sich Stücke der flexiblen Zellmembran nach innen ein, lösen sich als runde Vesikel ab und treiben ins Zellinnere zu den Endosomen, kleinen Zellorganen. Endocytose nennen die Wissenschaftler diesen Vorgang. Beim umgekehrten Prozess, der Exocytose, verschmelzen die Vesikel wieder mit der Zellmembran. So herrscht ein reger Verkehr, bei dem die PIN-Proteine zusammen mit weiteren Proteinen ständig zwischen der Zellmembran und den Endosomen kreisen. Das Auxin können die PIN-Proteine allerdings nur weitertransportieren, wenn sie in der Zellmembran sind.

Von tierischen und menschlichen Zellen war bekannt, dass ein solcher ständiger Proteinverkehr innerhalb der Zelle bestimmten Hormonen Regulierungsmöglichkeiten bietet, zum Beispiel beim Insulin. Tatsächlich konnten die Tübinger Wissenschaftler jetzt nachweisen, dass in der Modellpflanze der Genetiker, der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), das Hormon Auxin in den ständigen Proteinverkehr eingreift. Es hemmt die Endocytose, sodass die PIN-Proteine länger in der Zellmembran bleiben und das Auxin auf diese Weise seinen eigenen Abtransport fördert. Die Wissenschaftler stellten fest, dass bei der Wachstumsreaktion der Pflanze auf die Schwerkraft (Gravitropismus) der ungleiche Auxintransport mit einem sinkenden PIN-Protein-Wechsel in Endosomen korreliert ist. Andere Pflanzenhormone als das Auxin, wie zum Beispiel Ethylen oder Gibberelline, zeigten in den Experimenten keine Wirkung auf den Proteinverkehr. Die Hemmung der Endocytose durch Auxin haben die Wissenschaftler an Mutanten der Ackerschmalwand untersucht, die im Vergleich zu den Normaltypen eine erhöhte Auxinkonzentration in den Zellen haben. Außerdem haben sie die Zellmembran mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert und konnten so unter dem Mikroskop die Endocytsoeaktivität in der Zelle direkt beobachten.

Damit haben die Forscher nicht nur einen weiteren Schritt im überaus komplizierten Netzwerk der Auxinwirkungen aufgeklärt, sondern auch diesen speziellen Regulationsmechanismus erstmals bei Pflanzen nachgewiesen.

Michael Seifert | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

Weitere Berichte zu: Auxin Hormon PIN-Protein Proteinverkehr Zelle Zellmembran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht
18.10.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Pflanzen können drei Eltern haben
18.10.2017 | Universität Bremen

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: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mobilität 4.0: Konferenz an der Jacobs University

18.10.2017 | Veranstaltungen

Smart MES 2017: die Fertigung der Zukunft

18.10.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

18.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben

18.10.2017 | Messenachrichten

»ILIGHTS«-Studie gestartet: Licht soll Wohlbefinden von Schichtarbeitern verbessern

18.10.2017 | Energie und Elektrotechnik