Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Photosynthese - Neue Proteinfamilie macht Membranen biegsam

10.07.2013
Photosynthese findet in speziellen Zellmembranen statt, die gefaltet und übereinander gestapelt werden. LMU-Wissenschaftler konnten nun zeigen, wer die dafür nötige Membrankrümmung ermöglicht.

Die Photosynthese ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde, weil sie mithilfe von Sonnenlicht Sauerstoff und energiereiche Verbindungen produziert, die andere Organismen benötigen. Die Energie für diesen Prozess stammt aus dem Sonnenlicht.

Aufgefangen und in einer Lichtreaktion umgesetzt wird das Sonnenlicht in speziellen Membransystemen, den Thylakoiden. Die Thylakoide grüner Landpflanzen befinden sich in abgegrenzten Zellorganellen, den Chloroplasten, und bilden einen eigenen abgegrenzten Reaktionsraum.

Die Thylakoide werden an vielen Stellen in 5-20 Schichten ähnlich wie ein Holzstapel übereinander gelagert, wobei alle Thylakoide innerhalb eines Chloroplasten miteinander verbunden sind und ein durchgehendes Netzwerk darstellen – am Stapelrand muss die Membran also stark ‘um die Kurve‘ gebogen werden, um die Verbindung mit dem Nachbarn aufrecht zu erhalten. „Wie diese Thylakoid-Stapel gebildet werden und welche Mechanismen dafür sorgen, dass die nötige Membrankrümmung dafür zustande kommt, war bisher vollkommen unklar“, sagt der LMU-Biologe Professor Dario Leister.

Mit CURT1 um die Kurve

Mit seinem Team hat Leister nun eine neue Proteinfamilie entdeckt, deren Mitglieder spontan Membranen biegen können: Die sogenannten CURT1-Proteine (für Curvature Thylakoids). „Ohne CURT1 Proteine gibt es keine Stapel“, sagt Leister, der in der Modellpflanze Arabidopsis nachweisen konnte, dass die Konzentration von CURT1 direkt mit der Anzahl der gestapelten Thylakoide korreliert. Dabei kommt CURT1 vor allem am Stapelrand vor – also dort, wo eine maximale Krümmung nötig ist. Außerdem konnten die Wissenschaftler zeigen, dass CURT1-Proteine sich auch in vitro – d.h. außerhalb lebender Zellen – spontan zu größeren Einheiten zusammenschließen und Membranen biegen können. „Wahrscheinlich spielt die Aggregation mehrerer CURT1-Proteine auch für die Entstehung der Thylakoidstapel im Chloroplasten eine wichtige Rolle“, erklärt Leister.

Langfristig könnte dieser Fund helfen, die Photosynthese zu verbessern: Die gestapelten Thylakoidschichten enthalten besonders viele Lichtsammelkomplexe und Photosystem II Komplexe und sind daher in vieler Hinsicht effizienter als einzelne Membraneinstülpungen. CURT1 könnte daher ein Ansatzpunkt sein, eine stärkere Stapelung zu erzielen und so die Effizienz der Photosynthese zu steigern – etwa für die Ertragsverbesserung von Kulturpflanzen. In Zusammenarbeit mit der Edmund Fach Foundation (Italien) und der Universität Trento (Italien) haben die Wissenschaftler dazu ein Patent eingereicht.

Die Arbeiten wurden von der DFG im Rahmen des SFB-TR 1 „Endosymbiose: Vom Prokaryoten zum eukaryotischen Organell“ gefördert.

(Plant Cell 2013) göd

Publikation:
CURT1 Proteins Modify Thylakoid Architecture by Inducing Membrane Curvature
Ute Armbruster, Mathias Labs, Mathias Pribil, Stefania Viola, Wenteng Xu, Michael Scharfenberg, Alexander P. Hertle, Ulrike Rojahn, Poul Erik Jensen, Fabrice Rappaport, Pierre Joliot, Peter Dörmann, Gerhard Wanner, and Dario Leister

Plant Cell 2013

Kontakt:
Prof. Dr. Dario Leister
Biozentrum der LMU München
Dept. Biologie I – Botanik
Telefon: +49 (0)89 / 2180-74550
E-Mail: leister@lrz.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | Ludwig-Maximilians-Universität M
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften