Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was Pflanzen gegen Burnout tun

02.09.2015

Ein molekularer Schalter reguliert Anpassung des Stoffwechsels an Stress und Energiemangel

Die biochemischen Vorgänge des Stoffwechsels dienen dem Aufbau und dem Erhalt von Substanz in Organismen. In diesem Prozess spielt auch der Energieverbrauch eine erhebliche Rolle. Markus Teige, Biochemiker der Universität Wien, und sein Team haben in einer aktuellen Studie die Rolle des Proteins "bZIP63" in diesem Vorgang untersucht. Die Ergebnisse sind kürzlich im Fachmagazin "eLife" erschienen.


Modell der veränderten DNA-Bindung durch bZIP63 nach Phosphorylierung (oben) und Phänotyp von bzip63 ko Mutanten.

Copyright: Markus Teige, Universität Wien

Alle Organismen müssen ihren Stoffwechsel ständig an sich ändernde Umweltbedingungen anpassen. Ein zentraler Punkt ist dabei, den Energieverbrauch mit den Erfordernissen von Wachstum und Reproduktion auf der einen Seite und mit Stressantworten auf der anderen Seite auszubalancieren. In allen höheren Organismen wird dieser Prozess durch eine Proteinkinase reguliert.

Das ist ein Enzym, welches andere Proteine mit einer Phosphatgruppe modifiziert, was oft zu Änderungen in deren Aktivität führen kann. In Tieren wird diese Kinase durch das Stoffwechselprodukt AMP aktiviert – daher AMP-abhängige Kinase - welches unter Energiemangel gebildet wird. In Pflanzen wird ein äquivalentes (orthologes) Enzym, die SnRK1, ebenfalls unter Energiemangel (z.B. kein Zucker verfügbar) aktiviert.

Pflanzen regulieren den Stoffwechsel in Abhängigkeit der verfügbaren Energie – zum Beispiel in Form von Zucker – und stellen damit sicher, dass eine ausgewogene Balance zwischen Wachstum und Stressantwort hergestellt wird. Die SnRK1-Kinase kann in Pflanzen das Gleichgewicht auf zwei prinzipielle Arten erreichen: entweder durch eine direkte Regulierung (Phosphorylierung) von Enzymaktivitäten im Stoffwechsel oder durch eine Veränderung der Genexpression.

Es wurde schon länger spekuliert, dass SnRK1 die zweite Variante durch das Anhängen einer Phosphatgruppe an ein organisches Molekül, wie etwa ein Protein, erreicht, wodurch letztlich die Umsetzung der genetischen Information reguliert wird. Bislang war aber nicht klar, welche dieser Faktoren das sind. "SnRK1 funktioniert in der Zelle als Kinase, was bedeutet, dass sie Phosphatgruppen an andere Proteine hängen kann und diese dadurch in ihrer Aktivität regulieren", erklärt Markus Teige, Biochemiker an der Universität Wien. Da diese Phosphatgruppen nicht nur relativ groß, sondern auch noch stark negativ geladen sind, kann so eine Modifizierung die Interaktion mit anderen Molekülen stark beeinflussen.

In ihrer aktuellen Studie haben WissenschafterInnen vom Department für Ökogenomik und Systembiologie der Universität Wien die Rolle von bZIP63 – ein Protein, das für die Transkription der genetischen Information von Bedeutung ist – während eines Energiemangels in der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) untersucht. Die Experimente haben gezeigt, dass das Protein hierfür ein wichtiger Schlüsselregulator ist. Dabei wird die Aktivität durch die SnRK1-Modifikation geregelt, welche bZIP63 an drei bestimmten Stellen abändert.

Dies verstärkt die Interaktion mit anderen bZIP-Faktoren und ändert die Genexpression und damit letztendlich den Stoffwechsel. "Pflanzen, in denen das bZIP63-Protein fehlt oder nicht übertragen werden kann, zeigen eine irreguläre Reaktion auf Energiemangel", erklärt Teige. So bleiben diese etwa nach mehreren Tagen in der Dunkelheit grün – im Gegensatz zu "normalen" (also typischen Wildpflanzen), die unter diesen Bedingungen vergilben. Im Gegensatz dazu führt Energiemangel bei Pflanzen, die mehr bZIP63-Protein enthalten, zu einer schnelleren Vergilbung unter Energiemangel, die aber durch Zugabe von Zucker wieder aufgehoben werden kann. "Diese bZIP-Proteine kommen ebenso in Tieren vor und es wird eine der zukünftigen Herausforderungen sein festzustellen, ob sie dort die gleiche Rolle in der Stressanpassung spielen", so Teige abschließend.

Publikation in "eLife":
Mair A, Pedrotti L, Wurzinger B, Anrather D, Simeunovic A, Weiste C, Valerio C, Dietrich K, Kirchler T, Nägele T, Vicente Carbajosa J, Hanson J, Baena-González E, Chaban C, Weckwerth W, Dröge-Laser W, Teige M. (2015) SnRK1-triggered switch of bZIP63 dimerization mediates the low-energy response in plants. Elife. 4. DOI: 10.7554/eLife.05828.

Wissenschaftlicher Kontakt:
Dr. Markus Teige
Department für Ökogenomik und Systembiologie
Universität Wien
1090 Wien, Althanstraße 14
T + 43-1-4277-76530
markus.teige@univie.ac.at

Rückfragehinweis
Stephan Brodicky
Pressebüro der Universität Wien
Forschung und Lehre
1010 Wien, Universitätsring 1
T +43-1-4277-175 41
stephan.brodicky@univie.ac.at

Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.700 MitarbeiterInnen, davon 6.900 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 92.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://univie.ac.at

1365 gegründet, feiert die Alma Mater Rudolphina Vindobonensis im Jahr 2015 ihr 650-jähriges Gründungsjubiläum mit einem vielfältigen Jahresprogramm – unterstützt von zahlreichen Sponsoren und Kooperationspartnern. Die Universität Wien bedankt sich dafür bei ihren KooperationspartnerInnen, insbesondere bei: Österreichische Post AG, Raiffeisen NÖ-Wien, Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft, Stadt Wien, Industriellenvereinigung, Erste Bank, Vienna Insurance Group, voestalpine, ÖBB Holding AG, Bundesimmobiliengesellschaft, Mondi. Medienpartner sind: ORF, Die Presse, Der Standard.

Stephan Brodicky | Universität Wien

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

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

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

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise