Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chlorophyll: Keineswegs dasselbe in Grün

02.07.2013
Abbauweg des Pflanzenfarbstoffes nicht einheitlich – Entdeckung von österreichisch-schweizerischem Team

Weltweit werden jedes Jahr in Pflanzen und Algen etwa tausend Millionen Tonnen Chlorophyll gebildet sowie wieder abgebaut. Die Pflanzen bauen ihr grünes Pigment in Blättern und Früchten auf einem weitgehend einheitlichen Weg linear ab. So lautet die bisherige Annahme der Wissenschaft.

Geht es nach dem jüngsten Ergebnis von Innsbrucker Chemikern rund um Prof. Bernhard Kräutler und dem Züricher Botaniker Prof. Stefan Hörtensteiner könnte dieses Schema „F“ weiter wanken. Die Zeitschrift Plant Cell berichtet darüber - zusammen mit einem Highlight - in ihrer aktuellen Printausgabe.

Kräutlers Gruppe am Institut für Organische Chemie und dem Centrum für Molekulare Biowissenschaften der Universität Innsbruck ist für grundlegende Arbeiten zum Chlorophyll-Abbau bekannt. In den nun vorliegenden Studien wurde in Zusammenarbeit mit dem Team von Prof. Stefan Hörtensteiner vom Institut für Pflanzenbiologie in Zürich untersucht, wie die Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) ihr Blattgrün abbaut. Die Acker-Schmalwand produziert nicht nur - wie inzwischen Lehrbuchmeinung - auf geradlinigem Weg über enzymatische Reaktionen und mindestens eine nicht-enzymatische Reaktion farblose Abbauprodukte des Chlorophylls, die Phyllobilane.

Sie produziert auch eine verwandte Sorte von anderen farblosen Verbindungen, die als „Dioxobilane“ bezeichnet werden. Derartige Abbauprodukte konnte die Innsbrucker Gruppe zuletzt auch für den Spitzahorn (Acer platanoides) nachweisen.

Bei der Analyse der Acker-Schmalwand wurde nun auch laut Kräutler „der für den neuen Weg des Chlorophyll-Abbaues verantwortliche Schlüsselschritt entdeckt. Unsere Entdeckung ist von spezieller Tragweite, da die Modellpflanze Acker-Schmalwand ein molekularbiologisch sehr intensiv untersuchter Organismus ist“. Das vollständig entschlüsselte Erbgut dieser weit verbreiteten Pflanze enthält mit 25.700 Genen nicht viel weniger als das Genom des Menschen.

Das Schlüsselenzym beim Übergang des Abbaues von bisher bekannten Phyllobilanen zu Dioxobilanen wurde ebenfalls identifiziert. „Es ist ein Cytochrom P-450, dessen Gen-Abschnitt schon seit längerem als CYP89A9 codiert ist, aber auf die Aufklärung seiner Funktion wartete“, sagt der Chemiker. Cytochrome P-450 enthalten den roten Blutfarbstoff als Cofaktor und sind weitverbreitete Biokatalysatoren. Sie verwenden Luftsauerstoff, um metabolisch wichtige - aber chemisch oft schwierige - Oxidationsreaktionen zu erzielen.

Abbauprodukte sind kein Abfall
Dem Team gelang jetzt nicht nur erstmals der Nachweis, über welche Schlüsselreaktion Dioxobilane aus dem Chlorophyll entstehen. Die Gruppe identifizierte damit auch den entscheidenden Schritt, der dafür verantwortlich ist, dass der Abbau des Blattgrüns - im Gegensatz zu bisherigen Befunden - keineswegs nach Schema ´F` - sondern nichtlinear abläuft. Die eigens aus den herkömmlichen Phyllobilanen entstehenden Dioxobilane haben große strukturelle Ähnlichkeiten mit den Abbauprodukten des Häms, wie dem Bilirubin, dem „Gelbsucht-Pigment“, sowie weiteren Bilinen, die man speziell in der Gallenflüssigkeit findet. „Wir ziehen auch deshalb den Schluss, dass die Abbauprodukte des Blattgrüns kein Abfall sind, der in den Vakuolen landet, die ja landläufig als ´Abfallbehälter der Pflanzenzelle` bezeichnet werden. Vielmehr dürften die entstehenden Abbauprodukte eine physiologische Rolle in der Pflanze spielen“, betont der Chemiker. Chlorophyll-Abbauprodukte kommen auch natürlich in reifen Früchten vor und sind Teil unserer Nahrung. Dies hat die Gruppe rund um Kräutler vor einigen Jahren bereits nachgewiesen.

Wenn das Team rund um Kräutler und Hörtensteiner Blätter sammelt, diese im Labor extrahiert und mithilfe von Massenspektrometrie und Kernresonanzuntersuchungen die Molekülstrukturen einzelner Substanzen aufklärt, ist die Gruppe den chemischen Grundlagen lebenswichtiger Prozesse auf der Spur. Natürliche Pigmente, wie das Blattgrün oder der für die Farbe unserer roten Blutkörperchen verantwortliche Sauerstofftransporter Häm, besitzen überlebenswichtige Stoffwechsel-Funktionen. Gefördert wurden diese Forschungen zum Chlorophyll-Abbau vom österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF).

Bilder: http://homepage.uibk.ac.at/~c72602/presse/presse.htm

Publikation: Bastien Christ, Iris Süssenbacher, Simone Moser, Nicole Bichsel, Aurelie Egert, Thomas Müller, Bernhard Kräutler and Stefan Hörtensteiner. Cytochrome P450 CYP89A9 Is Involved in the Formation of Major Chlorophyll Catabolites during Leaf Senescence in Arabidopsis. Plant Cell 2013 25: 1868-1880.
http://dx.doi.org/10.1105/tpc.113.112151
Highlight in Plant Cell:
http://dx.doi.org/10.1105/tpc.113.250513
Kontakt:
O. Univ.-Prof. Dr. Bernhard Kräutler
Institut für Organische Chemie &
Centrum für Molekulare Biowissenschaften (CMBI)
Innrain 80/82, A-6020 Innsbruck
Telefon: +43(0)512 507 57700
Mail: bernhard.kraeutler@uibk.ac.at
Web: http://homepage.uibk.ac.at/~c72602/kraeutler.htm
Mag. Gabriele Rampl
Science Communications
Telefon: +43(0)650/2763351
Mail: office@scinews.at
Web: www.scinews.at

Gabriele Rampl | SciNews
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Krebsdiagnostik: Pinkeln statt Piksen?
25.05.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Kugelmühlen statt Lösungsmittel: Nanographene mit Mechanochemie
25.05.2018 | Technische Universität Dresden

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: Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

Je mehr die Elektronik Autos lenkt, beschleunigt und bremst, desto wichtiger wird der Schutz vor Cyber-Angriffen. Deshalb erarbeiten 15 Partner aus Industrie und Wissenschaft in den kommenden drei Jahren neue Ansätze für die IT-Sicherheit im selbstfahrenden Auto. Das Verbundvorhaben unter dem Namen „Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 7,2 Millionen Euro gefördert. Infineon leitet das Projekt.

Bereits heute bieten Fahrzeuge vielfältige Kommunikationsschnittstellen und immer mehr automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise Abstands- und...

Im Focus: Powerful IT security for the car of the future – research alliance develops new approaches

The more electronics steer, accelerate and brake cars, the more important it is to protect them against cyber-attacks. That is why 15 partners from industry and academia will work together over the next three years on new approaches to IT security in self-driving cars. The joint project goes by the name Security For Connected, Autonomous Cars (SecForCARs) and has funding of €7.2 million from the German Federal Ministry of Education and Research. Infineon is leading the project.

Vehicles already offer diverse communication interfaces and more and more automated functions, such as distance and lane-keeping assist systems. At the same...

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Im Fokus: Klimaangepasste Pflanzen

25.05.2018 | Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Berufsausbildung mit Zukunft

25.05.2018 | Unternehmensmeldung

Untersuchung der Zellmembran: Forscher entwickeln Stoff, der wichtigen Membranbestandteil nachahmt

25.05.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Starke IT-Sicherheit für das Auto der Zukunft – Forschungsverbund entwickelt neue Ansätze

25.05.2018 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics