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Überraschende Erkenntnisse über pflanzliche Rezeptoren

11.07.2007 - (idw) Universität Basel

Sperrfrist: 11. Juli 2007 bis 19.00 Uhr - Wissenschaftler des Botanischen Instituts der Universität Basel sind in der Frage: Wie funktioniert die Abwehr von Krankheitserregern bei Pflanzen? einen bedeutenden Schritt weiter gekommen. Sie konnten zeigen, dass Rezeptoren mit unterschiedlichen Funktionen bei der Abwehr von Krankheiten multifunktional zusammenarbeiten. Die Resultate werden heute (11. Juli 2007, 19.00 Uhr) auf dem Webportal und in der kommenden Printausgabe der renommierten Fachzeitschrift NATURE veröffentlicht. Pflanzen können sich - ähnlich wie Tiere und Menschen - gegen Krankheiten wehren, indem sie potentielle Krankheitserreger mit Hilfe von spezifischen Rezeptoren "erkennen". Eine Arbeitsgruppe um Prof. Thomas Boller vom Botanischen Institut der Universität Basel hat in der Vergangenheit bereits nachweisen können, dass Pflanzen bakterielles Flagellin, den Baustein des bakteriellen Bewegungsapparats, wahrnehmen können und dass dies entscheidend zur Abwehr von bakteriellen Krankheitserregern beiträgt. Der entsprechende pflanzliche Rezeptor, FLS2 ("Flagellin-Sensitive 2"), sitzt in der Zellmembran und gilt mittlerweile als ein Paradebeispiel für einen Rezeptor der angeborenen Immunität bei Pflanzen.

In der Frage: Wie denn dieser Rezeptor funktioniert? ist nun die Arbeitsgruppe von Prof. Boller um eine entscheidende Erkenntnis reicher. Anhand der Modellpflanze Arabidopsis konnten sie zeigen, dass der Rezeptor FLS2 praktisch unmittelbar nach seiner Aktivierung durch Flagellin, in weniger als zwei Minuten, eine enge Verbindung mit einem zweiten Rezeptor in der Zellmembran eingeht, nämlich mit einer Protein-Kinase, die als BAK1 ("BRI1-Associated Kinase 1") bekannt ist. Diese Verbindung von zwei Rezeptoren ist aufgrund der Befunde der Arbeit essentiell für die Verarbeitung und Weiterleitung des Flagellin-Signals.

Die grosse Überraschung dabei: BAK1 schien bisher einzig ein Partner des Hormonrezeptors BRI1 zu sein. Der Rezeptor BRI1 ist für die Wahrnehmung der so genannten Brassinosteroide verantwortlich, einer Klasse von Pflanzenhormonen, und er ist damit für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen wichtig. Nach dem bisherigen Verständnis schien BAK1 als so genannter "Co-Rezeptor" von BRI1 allein für die Weiterleitung des Hormonsignals verantwortlich zu sein.

Die neusten Arbeiten von Thomas Boller und seinen Mitarbeitenden rücken nun die Funktion von BAK1 in ein neues Licht. Ein und derselbe "Co-Rezeptor", nämlich BAK1, kann offenbar mit völlig unterschiedlichen Rezeptoren assoziieren und spielt damit eine zentrale Rolle sowohl bei der Steuerung der pflanzlichen Entwicklung wie bei der Aktivierung der pflanzlichen Immunität. Die Doppelfunktion von BAK1 deckt einen unerwartet engen Zusammenhang zwischen Krankheitsresistenz und hormoneller Steuerung des Pflanzenwachstums auf, ein Aspekt, den es in Zukunft bei der Züchtung von Nutzpflanzen vermehrt zu berücksichtigen gilt.
Weitere Informationen: http://Weitere Informationen http://Prof. Dr. Thomas Boller, Botanisches Institut der Universität Basel, Hebelstrasse 1, 4056 Basel, Tel. 061 267 23 20, E-Mail: Thomas.Boller@unibas.ch http://Universität Basel, Öffentlichkeitsarbeit, Petersplatz 1, Postfach, 4003 Basel, Tel. 061 267 30 17, E-Mail: kommunikation@unibas.ch
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