Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verschiedene Verpackungshelfer in pflanzlichen und tierischen Zellen

26.07.2007
Evolution von Transportregulatoren ist nicht parallel verlaufen - Veröffentlichung in "Nature"

In Zellen werden dauernd neue Stoffe hergestellt, die für Transporte innerhalb der Zelle sorgfältig verpackt werden müssen. Dafür werden sie von so genannten Vesikeln (Bläschen, die von einer Membran umhüllt sind) umschlossen. Auf der Verpackung wird die Adresse angegeben, an die die Stoffe geliefert werden sollen. Viele solcher Stofftransporte und Verpackungsarbeiten finden gleichzeitig statt. Die Ausstattung der Zellen ist für diese Arbeiten bei höher organisierten tierischen und pflanzlichen Organismen sehr ähnlich: Unter anderem müssen neu hergestellte Stoffe zu einer zentralen Stelle, dem Golgi-Apparat, transportiert werden, von wo aus sie zu verschiedenen Zielen weitergeleitet werden. Nun haben Wissenschaftler vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen (ZMBP) der Universität Tübingen in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Heidelberg und dem Kölner Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtung entdeckt, dass es im Detail doch Unterschiede gibt. Zu einem Transportregulator in tierischen Zellen, der am Golgi-Apparat die Verpackung in Vesikel steuert, gibt es einen nah verwandten Regulator in Pflanzen. Doch der wurde durch eine ganz andere Aufgabe in der Zelle entdeckt. Das weist auf eine für die Wissenschaftler überraschende Trennung in der Evolution der Transportregulatoren in tierischen und pflanzlichen Zellen hin. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichen die Tübinger Wissenschaftler Sandra Richter, Niko Geldner, Jarmo Schrader, Hanno Wolters, York-Dieter Stierhof und Gerd Jürgens vom ZMBP zusammen mit ihren Kollegen David Robinson und Csaba Koncz in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature vom 26. Juli 2007.

Die Versuchspflanze der Wissenschaftler ist - wie häufig in der Genetik - die Ackerschmalwand, Arabidopsis thaliana. Ihr bekanntester Transportregulator namens GNOM ähnelt sehr dem Regulator, der in Zellen von Säugetieren am Golgi-Apparat die Stoffverpackung in Vesikel steuert. Obwohl diese Aufgabe auch in Pflanzenzellen zu erledigen ist, regelt GNOM stattdessen an so genannten Endosomen die Verpackung von Stoffen, die zur Zellmembran, die die ganze Zelle umschließt, transportiert werden. Endosomen sind von einer Membran umhüllte Blasen, die in Vesikeln verpackte Stoffe von der Zellmembran erhalten, sie sortieren und neu verpacken - entweder ins Zellinnere zum Abbau oder zurück zur Zellmembran zur Wiederverwendung (Recycling). Auf diese Weise sorgt GNOM dafür, dass Transporter des Pflanzenhormons Auxin an die Zellmembran, ihren Wirkort, gelangen, und somit hat GNOM eine wichtige Aufgabe in der Entwicklung der Pflanzen. Wenn es fehlt, kann die Pflanze keine Achse ausbilden, weiß also nicht so recht, wo oben und unten ist, und wächst im Extremfall als Ball.

Doch wie wird dann in der Arabidopsis-Zelle die Vesikelverpackung am Golgi-Apparat geregelt, wenn GNOM woanders wirkt? Das, so haben die Forscher festgestellt, übernimmt ein naher Verwandter von GNOM, der deshalb GNL1 genannt wurde (englisch: GNOM-LIKE1). Interessanterweise konnte GNOM die Funktion von GNL1 ersetzen. Das bedeutet, dass beide Regulatoren die ursprüngliche Funktion am Golgi-Apparat ausüben, während GNOM eine zusätzliche neue Aufgabe hat.

"Wir wissen, dass es in Einzellern nur einen Transportregulator aus dieser Gruppe gibt. Er hat die Ursprungsfunktion, am Golgi-Apparat die Vesikelverpackung zu steuern", erklärt Sandra Richter, die Doktorandin am ZMBP ist. In tierischen Zellen wurde die Funktion so übernommen, während bei Pflanzen der ursprüngliche Regulator verdoppelt wurde, und eine Kopie habe wahrscheinlich andere Funktionen übernommen. In der Evolution seien dann unterschiedliche Spezialisierungen bei Tieren und Pflanzen erfolgt. "Vermutlich hat die Spezialisierung relativ spät innerhalb des Pflanzenreichs statt gefunden", sagt Sandra Richter. "Denn zum Beispiel hat ein Moos - wie Tiere auch - nur ein Exemplar des Transportregulators, während Blütenpflanzen mehrere, spezialisierte Exemplare haben." Die Evolution der Tiere hat hingegen für den Kreislauf zwischen Zellmembran und Endosomen eine neue Klasse von Transportregulatoren hervorgebracht. Dies ist ein gutes Beispiel dafür, dass die beiden großen Reiche der Lebewesen in der Evolution immer wieder verschiedene Lösungen für dasselbe Problem gefunden haben.

Nähere Informationen:

- Die Publikation in "Nature"
Sandra Richter, Niko Geldner, Jarmo Schrader, Hanno Wolters, York-Dieter Stierhof, Gabino Rios, Csaba Koncz, David G. Robinson & Gerd Jürgens: Functional diversification of closely related ARF-GEFs in protein secretion and recycling. Nature, 26. Juli (Band 448).
- Ansprechpartner
Prof. Gerd Jürgens
ZMBP - Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen
Entwicklungsgenetik
Auf der Morgenstelle 3
72076 Tübingen
Tel. 0 70 71/2 97 88 87
Fax 0 70 71/29 57 97
E-Mail gerd.juergens [at] uni-tuebingen.de

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

Weitere Berichte zu: Evolution GNOM Golgi-Apparat Regulator Transportregulator Zellmembran

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa
27.02.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

nachricht Neurobiologie - Vorausschauend teilen
27.02.2017 | Ludwig-Maximilians-Universität München

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: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik