Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Von einer einzelnen Zelle zum Organismus

10.06.2008
Freiburger Forscher entdecken Gemeinsamkeiten bei Stammzellen und Embryonen

Die Entstehung eines vielzelligen Organismus aus einer einzelnen Zelle ist eine der klassischen und spannenden Fragestellungen, mit der sich Forscher und Philosophen seit den Anfängen der Wissenschaften beschäftigen.

In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals Developmental Cell haben Freiburger Forscher aus der Arbeitsgruppe von Prof. Thomas Laux an der Universität Freiburg die Entdeckung von Genen veröffentlicht, die die ersten Differenzierungsschritte im Leben einer Pflanze steuern.

Der erste Schritt zu einem vielzelligen Organismus ist die Teilung der Zygote, die aus der Verschmelzung von weiblicher und männlicher Keimzelle entsteht. Nach der Teilung entsteht bei den höheren Pflanzen aus der oberen Tochterzelle der Embryo, während sich aus ihrer Schwesterzelle der Suspensor bildet, eine Art "Nabelschnur" des Pflanzenembryos.

Warum aber entwickeln sich beide Zellen überhaupt unterschiedlich? Die Arbeitgruppe um Professor Thomas Laux hat nun zeigen können, dass in der Modellpflanze Arabidopsis jede der zwei Tochterzellen jeweils eins von zwei verwandten Homöoboxgenen abliest, durch das ihre Entwicklung gesteuert wird. Die Gene wurden nach dem mit ihnen verwandten Stammzellregulator WUSCHEL als WOX (WUSCHEL Homöobox) Gene benannt. WOX-Gene kodieren eine Gruppe von Transkriptionsfaktoren, die eine ähnliche Domäne zum Binden an DNA besitzen.

In dem Kreuzblütler Arabidopsis werden die WOX-Gene für das Schicksal beider Tochterzellen zunächst in der Zygote zusammen und erst nach der Zellteilung getrennt abgelesen. Trotzdem bleiben beide Faktoren in Kontakt: Fällt der Faktor in der unteren Zelle aus, wird auch der Faktor in der oberen Zelle nicht länger hergestellt. Die Arbeitsgruppe von Professor Laux geht davon aus, dass durch diese Kommunikation die Entwicklung beider Zellen aufeinander abgestimmt wird. Während der Embryoentwicklung kommen weitere WOX Faktoren hinzu, so daß jeder Bereich im Bauplan des Embryos einen typischen "WOX-Mix" besitzt.

Diese Kaskade von WOX-Funktionen deckt überraschende Ähnlichkeiten zwischen der Embryonalentwicklung bei Pflanzen und Tieren auf, obwohl sich deren Evolutionswege bereits auf der Stufe von Einzellern getrennt haben. Bei der Fruchtfliege und Säugetieren werden frühe Entscheidungen der Zelldifferenzierung ebenfalls durch spezielle Gruppen von Homöobox-Genen gesteuert. Eine interessante neue Entdeckung in Arabidopsis ist, dass die WOX-Gene, welche die ersten Differenzierungsschritte im Embryo regulieren enge Verwandte jener Gene sind, die die Stammzellen in den apikalen Meristemen steuern. Damit ist eine Brücke geschlagen zu der in der Mitte des letzten Jahrhunderts vorherrschenden Idee, dass Stammzellen eigentlich "übrig gebliebene" undifferenzierte Embryozellen sind.

Die wirtschaftliche Bedeutung von Pflanzen ist nicht zu überschätzen. Pflanzen sind die Basis unserer Nahrung, produzieren Sauerstoff, Holz, Heilmittel und vieles mehr. Deswegen sind die Vorgänge, die die Embryoentwicklung regulieren, nicht nur für die Entwicklungsbiologen äußerst spannend, sondern auch für die angewandte Forschung. Für einige der durch Freiburger Forscher entdeckten WOX-Gene konnte bereits gezeigt werden, dass sie die Bildung eines Embryos auch aus normalen Pflanzenzellen bewirken können. Damit ist eine neue Möglichkeit geschaffen, wirtschaftlich wichtige Pflanzen zu vermehren, unter Umgehung eines der zentralen Probleme der Pflanzenzüchtung, dem Verlust vorteilhafter Eigenschaften durch genetische Vermischung bei der sexuellen Fortpflanzung.

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

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

Weitere Berichte zu: Embryo Gen Organismus Stammzelle Tochterzelle Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forschungsprojekt zum Insektenschwund in Naturschutzgebieten startet
21.05.2019 | Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V.

nachricht Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs
21.05.2019 | Technische Universität München

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: Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs

Über Leben und Tod einer Zelle entscheidet das Anti-Tumor-Protein p53: Erkennt es Schäden im Erbgut, treibt es die Zelle in den Selbstmord. Eine neue Forschungsarbeit an der Technischen Universität München (TUM) zeigt, dass diese körpereigene Krebsabwehr nur funktioniert, wenn bestimmte Proteine, die Chaperone, dies zulassen.

Eine Krebstherapie ohne Nebenwirkungen, die gezielt nur Tumorzellen angreift – noch können Ärzte und Patienten davon nur träumen. Dabei hat die Natur ein...

Im Focus: Wasserstoff – Energieträger der Zukunft?

Fraunhofer-Allianz Energie auf Berliner Energietagen

Im Pariser Klimaabkommen beschloss die Weltgemeinschaft, dass die weltweite Wirtschaft zwischen 2050 und 2100 treibhausgasneutral werden soll. Um die...

Im Focus: Quanten-Cloud-Computing mit Selbstcheck

Mit einem Quanten-Coprozessor in der Cloud stoßen Innsbrucker Physiker die Tür zur Simulation von bisher kaum lösbaren Fragestellungen in der Chemie, Materialforschung oder Hochenergiephysik weit auf. Die Forschungsgruppen um Rainer Blatt und Peter Zoller berichten in der Fachzeitschrift Nature, wie sie Phänomene der Teilchenphysik auf 20 Quantenbits simuliert haben und wie der Quantensimulator das Ergebnis erstmals selbständig überprüft hat.

Aktuell beschäftigen sich viele Wissenschaftler mit der Frage, wie die „Quantenüberlegenheit“ auf heute schon verfügbarer Hardware genutzt werden kann.

Im Focus: Self-repairing batteries

UTokyo engineers develop a way to create high-capacity long-life batteries

Engineers at the University of Tokyo continually pioneer new ways to improve battery technology. Professor Atsuo Yamada and his team recently developed a...

Im Focus: Quantum Cloud Computing with Self-Check

With a quantum coprocessor in the cloud, physicists from Innsbruck, Austria, open the door to the simulation of previously unsolvable problems in chemistry, materials research or high-energy physics. The research groups led by Rainer Blatt and Peter Zoller report in the journal Nature how they simulated particle physics phenomena on 20 quantum bits and how the quantum simulator self-verified the result for the first time.

Many scientists are currently working on investigating how quantum advantage can be exploited on hardware already available today. Three years ago, physicists...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2019: „Diabetes – Nicht nur eine Typ-Frage“

21.05.2019 | Veranstaltungen

Nachwuchskräfte aufgepasst! „Traumjobs live“ bei der Friedhelm Loh Group

20.05.2019 | Veranstaltungen

MS Wissenschaft startet Deutschlandtour mit Fraunhofer-KI an Bord

17.05.2019 | Veranstaltungen

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

Neues Messinstrument: Kohlenstoffdioxid als Geothermometer

21.05.2019 | Geowissenschaften

Forschungsprojekt zum Insektenschwund in Naturschutzgebieten startet

21.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Das programmierte Material

21.05.2019 | Materialwissenschaften

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