Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Steroidhormone Pflanzen wachsen lassen

19.08.2014

Pflanzen können sich außergewöhnlich schnell an Veränderungen in ihrer Umgebung anpassen. Dabei helfen ihnen Botenstoffe, die unmittelbar nach Licht- und Temperaturreizen aktiv werden. Eine Schlüsselstellung nehmen hier pflanzliche Steroidhormone ein, die menschlichen Sexualhormonen ähneln.

In der aktuellen Ausgabe von Nature Communications beschreiben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen neuen Wirkmechanismus für die Hormonklasse der Brassinosteroide.


Das Foto zeigt, wie wichtig Brassinosteroide für die Entwicklung von Pflanzen sind: Ein Mangel des Pflanzenhormons (rechts) führt zu Wachstumsstörungen, hier bei Gurkenpflanzen.

Wilfried Rozhon / TUM


Brassinosteroide sind Wachstumshormone, die in allen Pflanzen vorkommen. Erstmals wurden die Steroidhormone 1979 aus Raps (Brassica napus) isoliert - daher leitet sich auch ihr Name ab.

A. Heddergott / TUM

Pflanzen sind Mensch und Tier in einigem überlegen. Sie haben eine beeindruckende Regenerationsfähigkeit und können ganze Organe neu bilden, zum Beispiel eine Baumkrone nach einem Blitzeinschlag.

Einen entscheidenden Nachteil haben Pflanzen allerdings: Sie sind sprichwörtlich in ihrem Lebensraum verwurzelt und daher ungünstigen Umweltbedingungen schutzlos ausgeliefert. Aus diesem Grund haben sie Mechanismen entwickelt, mit denen sie ihr Wachstum und ihre Entwicklung schnell an Veränderungen anpassen können.

Diese Flexibilität wird vor allem durch Pflanzenhormone gewährleistet. Brassinosteroide spielen dabei eine zentrale Rolle. Sie wirken in kleinsten Konzentrationen, regulieren Zellstreckung und Zellteilung und sind über die gesamte Lebensspanne der Pflanze hinweg aktiv. Einem Team von Forschern der Technischen Universität München (TUM) und der Universität Wien gelang es jetzt, einen neuen Wirkmechanismus aufzuklären.

Sammelstellen für DNA-bindendes Protein

Sobald Brassinosteroide an einen Rezeptor an der Zellwand binden, startet eine vielstufige Reaktionskaskade, an deren Ende die Aktivierung des Transkriptionsfaktors CESTA (CES) steht. Transkriptionsfaktoren binden an die DNA im Zellkern und aktivieren Gene, die die Proteinzusammensetzung der Zelle verändern.

Erstmals konnten die Wissenschaftler um Prof. Brigitte Poppenberger vom TUM-Fachbereich für Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen zeigen, dass sich das CES-Protein nach Brassinosteroid-Aktivierung an bestimmten Stellen im Zellkern konzentriert. Diese Strukturen sind als so genannte ‚Nuclear Bodies’ im Zellkern zu erkennen.

Die Wissenschaftler vermuten, dass sich der Transkriptionsfaktor CES an bestimmten Regionen der DNA sammelt, um dort die Genfunktion effektiv zu steuern. „Die Zelle scheint wichtige Ressourcen zu bündeln, um die Produktion bestimmter Proteine schnell anzukurbeln - ähnlich wie auf einer Baustelle, auf der Arbeiter kurzfristig zusammenkommen, um zum Beispiel eine Materiallieferung zu entladen“, sagt Poppenberger.

Neuer Signalweg gefunden

Die Wissenschaftler entschlüsselten außerdem den Mechanismus, der den CES-Molekülen das Signal zum Sammeln gibt: Die Moleküle haben eine Bindungsstelle für das so genannte SUMO-Protein. Sobald dieses andockt, wandert CES in Nuclear Bodies und wird gleichzeitig vor dem Abbau durch Enzyme geschützt. „Interessanterweise scheint die SUMO-Markierung die CES-Wirkung zu verstärken“, so Poppenberger. „Im Gegensatz zur Tierwelt: Bei Tieren dient das SUMO-Protein dazu, Transkriptionsfaktoren zu hemmen.“

Die Forschungsergebnisse sind ein wichtiger Schritt, um die Wirkungsweise von Brassinosteroiden besser zu verstehen, wie Poppenberger erläutert: „Im Gartenbau und in der Landwirtschaft werden andere Arten von wachstumsfördernden Hormonen seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt, um Erträge zu erhöhen. Das Potenzial der Brassinosteroide ist bisher noch nicht erschlossen. Ein besseres Verständnis ihrer Wirkungsweise wird helfen, sie für die Pflanzenproduktion nutzbar zu machen. Das ist das Ziel unserer Arbeit.“

Publikation:
Interplay between phosphorylation and SUMOylation events determines CESTA protein fate in brassinosteroid signaling; Mamoona Khan, Wilfried Rozhon, Simon Josef Unterholzner, Tingting Chen, Marina Eremina, Bernhard Wurzinger, Andreas Bachmair, Markus Teige, Tobias Sieberer, Erika Isono, and Brigitte Poppenberger, Nature Communications; DOI: 10.1038/ncomms5687

Kontakt:
Prof. Dr. Brigitte Poppenberger
Technische Universität München
Fachgebiet Biotechnologie gartenbaulicher Kulturen
Tel.: +49 8161 71-2401
brigitte.poppenberger@tum.de
http://bgk.wzw.tum.de

Weitere Informationen:

http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31745/

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Das große Aufräumen nach dem Stress
25.05.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Superkondensatoren aus Holzbestandteilen
24.05.2018 | 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: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

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

Das große Aufräumen nach dem Stress

25.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis

25.05.2018 | Physik Astronomie

Weltneuheit im Live-Chat erleben

25.05.2018 | Messenachrichten

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