Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Notfallplan in Pflanzenzellen

22.12.2006
Max-Planck-Wissenschaftler decken ausgeklügeltes Abwehrsystem in Pflanzen auf

Um sich des Angriffs von Pilzen, Bakterien oder Viren zu erwehren, besitzen Pflanzen so genannte Muster-Erkennungs-Sensoren auf der Oberfläche ihrer Zellen. Diese leiten sofort nach dem Andocken und Erkennen von mikrobiellen Bestandteilen eine erste Immunreaktion ein (basale Abwehr). Hochspezifische Resistenz-Proteine im Zellinneren erkennen genau, welcher Parasit angreift, und bekämpfen ihn gezielt mit einer massiven Immunantwort, die in der Regel den Zelltod der angegriffenen Pflanzenzellen zur Folge hat.


Pflanzen wehren sich mit einem ausgeklügelten Immunsystem gegen Schädlinge. (A) Die so genannten Muster-Erkennungs-Sensoren (PAMP-Sensor) auf der Zellmembranoberfläche leiten ein Signal (über MAPKKK) in den Zellkern (gestrichelte Linie) weiter. Dort wird die Produktion von Abwehrstoffen in Gang gesetzt. Damit sich die Zelle nicht selbst schädigt, kann die Produktion der Abwehrstoffe gedrosselt werden (WRKY ½, rot). (B) Die Kölner Max-Planck-Wissenschaftler entdeckten, wie der hochspezifische Immunsensor MLA10 in den Mechanismus der basalen Abwehr eingreift, diesen verstärkt und damit den Angreifer tötet. Bild: Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung

Nun haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung die spektakuläre Entdeckung gemacht, dass beide Formen der Immunreaktion direkt miteinander verknüpft sind. In der neuen aktuellen Ausgabe von Science beschreiben sie, wie der hochspezifische Immunsensor MLA 10 die basale Abwehr verstärkt und damit den Angreifer tötet (Science, online-Ausgabe vom 21.12.2006).

Das pflanzliche Immunsystem ist hoch entwickelt und erkennt potenzielle mikrobielle Angreifer wie zum Beispiel Pilze, Bakterien oder Viren schon beim ersten Kontakt. Dabei muss die Pflanze, wie übrigens auch Mensch und Tier, zwischen Eigen- und Fremdproteinen unterscheiden können. Zwei Klassen von Immunsensoren werden dazu von Pflanzen eingesetzt: Die so genannten Muster-Erkennungs-Sensoren (PAMP-Sensoren) auf der Oberfläche von Pflanzenzellen fungieren als eine Art Breitband-Sensoren, die die Produktion von Abwehrstoffen einleiten. Die zweite Klasse der Immunsensoren sind hochspezifische Resistenz-Proteine im Zellinneren, die genau erkennen, welcher Parasit angreift, und ihn gezielt bekämpfen, was in der Regel zum Tod der infizierten Pflanzenzellen führt.

In ihren Experimenten infizierten Forscher des Kölner Max-Planck-Instituts für Züchtungsforschung um Paul Schulze-Lefert Pflanzen mit Mehltaupilzen. Sofort meldeten die PAMP-Sensoren an der Zelloberfläche, dass sich die Pflanze in Gefahr befindet. Im Zellkern wurden daraufhin mehrere Proteine aktiviert und die entsprechende Maschinerie zur Produktion von Abwehrstoffen angeworfen. Damit sich die Zelle nicht selbst durch die Überproduktion von Abwehrstoffen schädigt und um eine chronische Immunantwort zu verhindern, wird die Produktion durch Regulatorproteine normalerweise gedrosselt und zeitlich begrenzt.

"Genau an dieser Stelle greift der spezifische Abwehrmechanismus mit dem MLA-Resistenzprotein in die basale Abwehr ein", erklärt Paul Schulze-Lefert. Angegriffene Pflanzenzellen erkennen durch den MLA Immunsensor im Zellinneren, dass die Pflanze in Lebensgefahr schwebt, der "Notfallplan" wird aktiviert, indem genau diese Drosselung der Produktion von Abwehrstoffen außer Kraft gesetzt wird. Dabei tritt der aktivierte MLA-Immunsensors im Zellkern in direkten Kontakt mit den Regulatorproteinen der basalen Abwehr. Das hat eine massive Verstärkung der ursprünglich von den PAMP-Sensoren eingeleiteten Immunantwort zur Folge und führt nun rasch zum Tod der angegriffenen Pflanzenzellen, wodurch dem Parasiten, in diesem Fall dem Mehltaupilz, die Nährstoffversorgung entzogen wird.

Die Ergebnisse der Max-Planck-Forscher sind nicht nur für Pflanzenforscher interessant, sie liefern möglicherweise auch unmittelbar Einblicke in die Funktionsweise des angeborenen tierischen Immunsystems: "Obwohl sich das pflanzliche Immunsystem parallel zum tierischen entwickelt hat, gibt es strukturell verwandte Immunsensoren im Zellinneren von Tier und Mensch", sagt Schulze-Lefert. Denn die Zahl der Strukturmodule, aus denen die Natur Immunsensoren zusammensetzen kann, ist begrenzt. "Es würde mich daher nicht überraschen, wenn Wirkort und Funktionsweise der MLA-Sensoren im Zellkern von Pflanzen in ähnlicher Form auch Grundlage des Wirkmechanismus der strukturell verwandten Immunsensoren des angeborenen Immunsystems bei Tier und Mensch sind", so der Pflanzenforscher.

[CV]

Originalveröffentlichung:

Qian-Hua Shen, Yusuke Saijo, Stefan Mauch, Christoph Biskup, Stéphane Bieri, Beat Keller, Hikaru Seki, Bekir Ülker, Imre E. Somssich, and Paul Schulze-Lefert
Nuclear activity of MLA immune receptors links Isolate-specific and basal resistance responses

Science Express Vol. 314, issue 5807

Dr. Andreas Trepte | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Berichte zu: Abwehrstoffen Immunsensor Immunsystem Pflanzenzellen Zellinneren

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft
27.04.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Auf dem Gipfel der Evolution – Flechten bei der Artbildung zugeschaut
27.04.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

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: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kaltwasserkorallen: Versauerung schadet, Wärme hilft

27.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

IAB-Arbeitsmarktbarometer: Arbeitsmarkt bleibt im Aufwind

27.04.2017 | Wirtschaft Finanzen

Wurmmittel für Weidetiere können die Keimung von Pflanzensamen beeinflussen

27.04.2017 | Agrar- Forstwissenschaften