Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kalzium-Sensor in Pflanzen entdeckt

13.09.2011
Der Mineralstoff Kalzium ist für alle Organismen lebenswichtig. Forscher vom Biozentrum der Uni Würzburg haben jetzt einen neuen Sensor entdeckt, mit dem Pflanzen ihren Kalziumhaushalt in der richtigen Balance halten. Wenn er nicht funktioniert, hat das drastische Folgen.

Sobald gefräßige Raupen an einer Pflanze knabbern, tritt das Wundhormon Jasmonat in Aktion: Es setzt in der Pflanze ein ganzes Arsenal von Abwehrreaktionen in Gang. Unter anderem sorgt es dafür, dass vermehrt Insektengifte entstehen, die den Raupen die Mahlzeit verleiden.

Dieses hormonelle Signal wird nur dann in optimaler Menge hergestellt, wenn Kalzium in der richti-gen Menge vorhanden ist, vermutet Professor Rainer Hedrich, Inhaber des Lehrstuhls für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik an der Universität Würzburg. Hedrich und seine Arbeitsgruppe hat eine Mutante der Pflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) gefunden, bei der der Kalziumhaushalt gestört ist. Sie stellt durchweg so große Mengen Jasmonat her – ganz so, als würde sie chronisch von Raupen angefressen.

Mutation legt Kalzium-Sensor lahm

Diesen Unregelmäßigkeiten gingen Hedrich und sein Team auf den Grund. Als Ursache identifizierten die Forscher eine Mutation an dem Ionenkanalprotein TPC1. Dieses misst im Normalfall die Menge an Kalzium in der Zelle und sorgt dafür, dass der Ionenhaushalt im Zellplasma aufrecht gehalten wird. Doch bei der Mutante ist der Kalzium-Sensor defekt, der Kalziumhaushalt gerät durcheinander – mit den geschilderten drastischen Folgen für das Schädlingsabwehrsystem der Pflanze.

Das Protein TPC1, auf dem der Kalzium-Sensor sitzt, durchspannt in der Pflanzenzelle als Kanal für positive geladene Ionen die Membran, die das Zellplasma von der Vakuole abtrennt. Die Vakuole ist eine große Blase, in der Pflanzen in einer wässrigen Lösung im Allgemeinen Kalzium, andere Mineralstoffe und Zucker speichern. Mit dem Sensor registrieren Pflanzen, wie stark ihre Speichervakuolen mit Kalzium gefüllt sind, vermutet Hedrich.

Auf dem Protein TPC1 befindet sich noch ein weiterer Sensor: Er erfasst die Kalziumkonzentration im Zellplasma. Das hat Hedrichs Team schon vor einigen Jahren nachgewiesen. Über weitere Kalzium-Sensoren des Zellplasmas weiß die Pflanzenforschung bereits gut Bescheid. Doch über die Messung des Kalziumpegels in der Vakuole war bislang kaum etwas bekannt.

Aktuelle Publikation in „The Plant Cell“

Den neu entdeckten Sensor stellen die Forscher im renommierten Fachblatt „The Plant Cell“ vor. An der Publikation beteiligt sind neben Rainer Hedrich der Würzburger Strukturbiologe Professor Thomas Müller sowie der ehemalige Würzburger Gerald Schönknecht, der jetzt Professor für Pflanzenwissenschaften an der Oklahoma State University in den USA ist.

„Als nächstes wollen wir den Mechanismus finden, mit dem Pflanzen über die von Kalzium abhängi-gen Kanaleigenschaften von TPC1 die Wundhormonproduktion und damit ihre Abwehrbereitschaft gegen Pflanzenfresser abstimmen“, so Professor Hedrich. Ihm zufolge lassen sich auf Basis der neuen Kalziumbindestelle auch Strategien entwickeln, um die Speicherkapazität von Pflanzen für das lebenswichtige Kalzium gezielt zu verändern.

„A Novel Calcium Binding Site in the Slow Vacuolar Cation Channel TPC1 Senses Luminal Calcium Levels”, Beata Dadacz-Narloch, Diana Beyhl, Christina Larisch, Enrique J. López-Sanjurjo, Ralf Reski, Kazuyuki Kuchitsu, Thomas D. Müller, Dirk Becker, Gerald Schönknecht, and Rainer Hedrich, The Plant Cell, published online before print July 2011, doi: 10.1105/tpc.111.086751

Kontakt
Prof. Dr. Rainer Hedrich, Lehrstuhl für Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik, Universität Würzburg, T (0931) 31-86100, hedrich@botanik.uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut
20.10.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Aus der Moosfabrik
20.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz