Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kleines Molekül mit hohem Lichtschutzfaktor

09.10.2014

Ein Freiburger Forschungsteam hat gezeigt, wie Cyanobakterien sich an Schwankungen in der Lichtintensität anpassen

Cyanobakterien sind Organismen, die Fotosynthese betreiben und ihre Energie mithilfe von Licht gewinnen. Dabei produzieren sie Sauerstoff. Zu viel Sonnenstrahlung kann die empfindlichen Fotosynthesesysteme in den Zellen zerstören.


Cyanobakterien im Fotobioreaktor bei unterschiedlichen Lichtintensitäten.

Quelle: Dominik Kopp

Forscherinnen und Forscher wussten bislang wenig über die molekularen Mechanismen, die dafür ausschlaggebend sind, wie Cyanobakterien auf Schwankungen in der Lichtintensität reagieren. Sie nahmen an, dass vor allem Signalsysteme, die aus Proteinen bestehen, solche komplexen Regulationsprozesse steuern.

Die Arbeitsgruppen um Prof. Dr. Annegret Wilde und Prof. Dr. Wolfgang Hess vom Institut für Biologie III der Universität Freiburg haben gezeigt, dass die Natur dieses Problem mithilfe des spezialisierten RNA-Moleküls PsrR1 löst.

Es besteht aus nur 131 Nukleotiden und ist somit fünf- bis zehnmal kleiner als durchschnittliche mRNA-Moleküle. PsrR1 übernimmt eine zentrale Funktion beim Umbau des Fotosyntheseapparates, wenn zu viel Licht auf die Zellen auftrifft. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „The Plant Cell“ veröffentlicht.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben mit ihrer Entdeckung gezeigt, dass kurze RNA-Moleküle nicht nur in höheren Organismen eine wichtige Rolle spielen, sondern auch in einzelligen Bakterien. PsrR1 ist ein so genanntes regulatorisches RNA-Molekül:

Es hat einen Einfluss darauf, welche Boten-RNAs (mRNA) abgelesen werden, um ein Protein herzustellen. Die regulatorische RNA bindet an verschiedene Abschnitte der mRNA, die das Abbild eines DNA-Stückes ist. Durch diese Bindung können sich die Translation, bei der Proteine in Zellen hergestellt werden, und die mRNA-Stabilität verringern.

Dies führt dazu, dass weniger Pigmente und Proteine des Fotosystems I synthetisiert werden. Das Fotosystem ist Teil des Fotosyntheseapparates, der in Cyanobakterien und Pflanzen die Energie des Sonnenlichtes in chemische Energie umwandelt. Somit schützt PsrR1 den Fotosyntheseapparat vor Lichtstress.

Cyanobakterien kommen überall dort vor, wo es Licht gibt: in der Antarktis, in Wüstengebieten, Flüssen und Seen, aber auch an Hauswänden und in Aquarien. Sie bevölkerten die Erde schon vor mehr als drei Milliarden Jahren und reicherten die Atmosphäre durch ihren Stoffwechsel mit Sauerstoff an.

In den Ozeanen, die 71 Prozent der Erdoberfläche bedecken, sind sauerstoffproduzierende Cyanobakterien die größte Gruppe fotosynthetisch aktiver Organismen. Die ökologische Funktion von Cyanobakterien bildet somit einen Grundpfeiler der Biosphäre.

Mithilfe der neuen Erkenntnisse soll die Organismengruppe für eine biotechnologische Nutzung erschlossen werden. Das Potenzial der Cyanobakterien ist umfangreich und schließt ihre mögliche Nutzung als Bioenergielieferanten, Nahrungs- und Futtermittel, Produzenten von medizinischen Präparaten und Kosmetika ein.

Originalpublikation: J. Georg, D. Dienst, N. Schürgers, T. Wallner, D. Kopp, D. Stazic, E. Kuchmina, S. Klähn, H. Lokstein, W.R. Hess, A. Wilde (2014): The Small Regulatory RNA SyR1/PsrR1 Controls Photosynthetic Functions in Cyanobacteria. Plant Cell. 2014 Sep 23. pii: tpc.114.129767. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 25248550.

Kontakt:
Prof. Dr. Annegret Wilde
Institut für Biologie III
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203- 97828
E-Mail: annegret.wilde@biologie.uni-freiburg.de

Prof. Dr. Wolfgang Hess
Institut für Biologie III
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203- 2796
E-Mail: wolfgang.hess@biologie.uni-freiburg.de

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-freiburg.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Studie entschlüsselt neue Diabetes-Gene
22.01.2018 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft
22.01.2018 | Humboldt-Universität zu Berlin

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: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

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

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

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