Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stammzellschalter auf Wanderschaft

29.05.2015

Freiburger Biologen haben gezeigt, wie Signale in Pflanzenwurzeln die Aktivität von Stammzellen bestimmen

Wurzeln wachsen fortwährend, um eine Pflanze mit Wasser und Mineralien zu versorgen und sie fest im Boden zu verankern. Dafür verantwortlich sind pluripotente Stammzellen. Um nicht selbst zu differenzieren und pluripotent zu bleiben, benötigen Stammzellen Signale von den Nachbarzellen.


Das Ruhezentrum der Wurzel der Ackerschmalwand erzeugt Signale, dank derer Stammzellen pluripotent bleiben und nur bestimmte Tochterzellen differenzieren. Illustration: Arbeitsgruppe Laux


Dort, wo die Konzentration von WOX5 hoch genug ist, gelingt es der Stammzellnische, pluripotente Stammzellen zu erhalten. Wo die Konzentration von WOX5 dagegen niedrig ist, steigt die Konzentration von CDF4 und die Zellen differenzieren zu Wurzelgewebe. Illustration: Arbeitsgruppe Laux

Nur eine kleine Gruppe von sich langsam teilenden Zellen, das so genannte Ruhezentrum der Wurzel, erzeugt diese Signale, die für die Stammzellen lebenswichtig sind. Ein internationales Forschungskonsortium, angeleitet vom Freiburger Biologen Prof. Dr. Thomas Laux, hat gezeigt, dass der Transkriptionsfaktor WUSCHEL HOMEOBOX (WOX) 5 das Signalmolekül ist und durch Poren aus den Zellen des Ruhezentrums in die Stammzellen einwandert.

Die Ergebnisse hat das Forschungsteam in der Fachzeitschrift „Developmental Cell“ veröffentlicht.

„Die Aufklärung des Mechanismus, mit dem Signale in der Wurzel die Stammzellaktivität bestimmen, lässt Rückschlüsse auf die generellen Mechanismen der Stammzellregulation bei Pflanzen und Menschen zu“, sagt Laux. Sie ermögliche zukünftig zudem, zu untersuchen, wie sich das Pflanzenwachstum an unterschiedliche Umweltbedingungen anpasst. „Ein spannendes Aufgabengebiet in der Zeit des Klimawandels.“

Pluripotente Stammzellen sind die Alleskönner unter den Zellen bei Pflanzen und Tieren. Wenn sie sich teilen, entstehen zwei Arten von Tochterzellen: Einige von ihnen werden zu neuen Stammzellen und einige differenzieren, das heißt, sie ersetzen zum Beispiel Gewebe oder bilden neue Organe. Der Körper erzeugt die Signale, die eine Zelle zur Stammzelle machen, in speziellen Stammzellnischen. Nur dort können Stammzellen bestehen. Für Blutstammzellen ist dieser Ort zum Beispiel das Knochenmark.

Die Arbeitsgruppe von Laux hatte bereits vor einigen Jahren den Transkriptionsfaktor WOX5, der für die Signalherstellung notwendig ist, in den Zellen des Ruhezentrums der Wurzel gefunden. Warum er notwendig ist, war jedoch bislang unklar. Das Team um Laux untersuchte die Stammzellen in der Modellpflanze Arabidopsis, der Ackerschmalwand, die zu den Schaumkressen gehört.

Es gibt jedoch bereits Hinweise darauf, dass die Ergebnisse auch in Nutzpflanzen, wie zum Beispiel Reis, gültig sind. Wenn das Signal WOX5 durch Poren in die Stammzellen gelangt ist, bindet es an die Promotoren, eine bestimmte DNA-Sequenz, von Zielgenen und rekrutiert über ein so genanntes Adaptorprotein ein Enzym. Dieses Enzym verändert die Proteinhülle der DNA, das Chromatin, und erreicht dadurch, dass das entsprechende Gen nicht mehr effektiv abgelesen werden kann.

Doch warum schaltet WOX5 das Zielgen CDF4 in den Stammzellen ab? Die Forschenden um Laux zeigten, dass die Funktion von CDF4 darin liegt, die Differenzierung der dafür vorgesehenen Tochterzellen der Stammzellen einzuleiten.

Wenn die Menge des CDF4-Proteins in den Stammzellen zu hoch wäre, würden diese selbst zur Differenzierung gezwungen und die Pflanze müsste das Wurzelwachstum einstellen. Dort, wo die Konzentration von WOX5 hoch genug ist, gelingt es der Stammzellnische, pluripotente Stammzellen zu erhalten.

An Stellen, wo die Konzentration von WOX5 niedrig ist, steigt die Konzentration von CDF4 und die Zellen differenzieren zu Wurzelgewebe. Diese Balance ist das Geheimnis der lebenslangen Aktivität einer Stammzellnische.

Laux ist Laborleiter am Institut für Biologie III und Mitglied des Exzellenzclusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies der Universität Freiburg.

Artikel im Forschungsmagazin uni’wissen (2012):
www.pr2.uni-freiburg.de/publikationen/uniwissen/uniwissen-2012-2/#/32

Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Laux
Institut für Biologie III
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2943
E-Mail: laux@biologie.uni-freiburg.de

Weitere Informationen:

http://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2015/pm.2015-05-29.78

Rudolf-Werner Dreier | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aufräumen? Nicht ohne Helfer
19.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit
19.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: 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...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie