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Wie Tageslicht den Staffellauf der Proteine startet

01.02.1999 - (idw) Friedrich-Schiller-Universität Jena

Jenaer Pflanzenphysiologen erforschen Signalübertragung

Jena. (01.02.99) Tageslicht dient in Pflanzen als Schalter, damit in den Zellen Proteine gebildet werden können. Welche Gene dabei aktiviert werden untersucht Prof. Dr. Ralf Oelmüller vom Institut für Allgemeine Botanik der Universität Jena. In dem vor kurzem von der DFG genehmigten und mit 124.000 Mark geförderten Projekt "Neue Aspekte bei der lichtregulierten Genexpression" studieren die Wissenschaftler in den kommenden zwei Jahren das PsaD-Gen aus Spinat. Es kodiert einen Baustein aus dem Photosyntheseapparat der Chloroplasten - jenen Zellbestandteilen, die den grünen Farbstoff enthalten. Die Jenaer Forschergruppe interessiert sich besonders für den Prozeß, der das Lichtsignal von der Zellmembran in den Zellkern weiterleitet und dort Gene wie PsaD anschaltet.

Bestimmte Proteine werden in Pflanzen erst bei Lichteinfluß in hohen Konzentrationen gebildet, im Dunkeln sind sie nur in geringen Konzentrationen vorhanden. Ursache dafür: Das Licht reguliert die Transkription, das Anschalten eines Gens. Dabei lesen Proteine im Zellkern die Information der Gene aus dem Erbmaterial ab und übertragen sie auf einen neuen Informationsträger, die RNA. Die entstehenden RNA-Moleküle sind die Bauanleitungen für die Proteine. Damit RNA und Proteine entstehen können, muß der Lichtreiz für die Zelle übersetzt werden. Prof. Oelmüller geht davon aus, daß das Licht Bausteine der pflanzlichen Zellmembranen aktiviert und dadurch eine Signalkette auslöst.

"Ein tierisches Modell für solche Signalprozesse gibt es bereits", erklärt der Pflanzenphysiologe. In Tieren entstehen durch Reize wie Hitze aktive Membranbausteine, die von Enzymen abgebaut werden und deren Abbauprodukte wiederum neue Signalmoleküle hervorrufen. Der Übertragungsmechanismus funktioniert wie ein Staffellauf: Jedes Protein in der Signalkette überträgt den Staffelstab, das Signal, auf die nächste Komponente. In Kaskaden wird so der Reiz von außen - Start - in der Zelle in ein Signal umgewandelt, mit dem an spezifischen, kurzen Abschnitten im Erbmaterial die Transkription im Zellkern in Gang gesetzt wird - Ziel.

"In Pflanzen scheint es eine Signalkette mit ähnlichen Komponenten zu geben. Aber fast alle beteiligten Proteine sind unbekannt", fügt Oelmüller hinzu. Zusammen mit amerikanischen und japanischen Teams arbeiten die Jenaer Wissenschaftler daran, diese Proteine zu identifizieren und ihre Funktion aufzuklären. Dazu wollen sie ein Ackerunkraut - Arabidopsis, das das Spinat-Gen enthält - so verändern, daß Fehler bei der Photosynthese auftreten und möglicherweise ein Defekt in der Signalübertragung entsteht. Die Genomanalyse soll die Forscher dann zu den betroffenen Genen führen.

Prof. Oelmüller erwartet in Kürze erste Erfolge, denn "das Projekt ist in den Sonderforschungsbereich 197 'Bio- und Modellmembranen' der Jenaer Universität gut eingebunden." Noch findet es der Wissenschaftler aber zu vermessen darauf zu spekulieren, daß mit seinen Erkenntnissen über die Signalübertragung bei Pflanzen in Zukunft die Erträge in der Landwirtschaft beeinflußt werden können.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Ralf Oelmüller, Institut für Allgemeine Botanik der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Dornburger Str. 159, 07743 Jena
Tel.:03641/949231
Fax: 03641/949232
e-mail: b7oera@rz.uni-jena.de


Friedrich-Schiller-Universität
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Fürstengraben 1
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