Selbstmord von Pflanzenzellen

18. Juli 2009, 10:46
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Biochemiker der Universität Wien untersuchen Zelltod-Proteine

Wien - Der programmierte Zelltod spielt bei Pflanzen eine offensichtlichere Rolle als etwa bei Tier und Mensch. So sind etwa der Blütenregen im Frühling oder auch der herbstliche Blätterfall ohne dieses Phänomen nicht möglich. Ein Team um Andreas Bachmair vom Department für Biochemie und Zellbiologie an der Universität Wien erforscht im Rahmen eines dreijährigen FWF-Projekts die Rolle des Tausendsassa-Proteins Ubiquitin beim Zellselbstmord in Pflanzen.

Ubiquitin

Ubiquitin gilt als wesentlicher Faktor für die Qualitätssicherung von Eiweißstoffen (Proteinen) in der Zelle. Haftet sich das Molekül an ein geschädigtes oder falsch zusammengebautes Protein, so gibt es damit den Startschuss für Reparatur, Abbau oder Entfernung dieses Proteins. Ubiquitin ist aber auch an Signalübertragungs- und Steuerungsprozessen beteiligt, indem es etwa als Aus-/Einschalter für Signalstoffe dient. Für Menschen sei bekannt, das Ubiquitin auch eine Rolle beim programmierten Zelltod spielt, so Bachmair. "Bei Tieren und Pflanzen ist Ubiquitin ident, das pflanzliche unterscheidet sich in lediglich zwei von 76 Aminosäuren", erklärt der Forscher.

Eigene Logik bei Pflanzen

Während Tiere den Großteil ihrer Zeit damit verbringen, sich Nahrung zu beschaffen oder vor ihren Fressfeinden zu flüchten, funktioniert die Nährstoffzufuhr bei Pflanzen fast wie von selbst - "aber bei Gefahr einfach den Standort wechseln, das können sie eben nicht", erklärt Bachmair. Pflanzen haben daher im Laufe der Evolution eine ganz eigene, innere Logik entwickelt, die sich von jener der tierischen Organismen unterscheidet.

Zum einen dient der "zelluläre Selbstmord" den Pflanzen zur Entfernung defekter bzw. "ausgedienter" Zellen. Bei Getreide stirbt sogar der gesamte Organismus, um Ressourcen freizusetzen und in die Samen einzubauen. Bei mehrjährigen Pflanzen werden nur Teile entsorgt: "Das wohl bekannteste Beispiel für diesen natürlichen Zelltod, die sogenannte Seneszenz, ist das Fallen der Blätter im Herbst", so Bachmair.

Eine Frage des Überlebens

Zum anderen ist das Einleiten eines relativ raschen Zelltods die bevorzugte Reaktion der Zelle auf den Befall mit Krankheitserregern. Beim "Selbstmord" produziert sie viele toxische Stoffe und reißt dadurch - bestenfalls - die Eindringlinge mit in den Tod. Die Selbstzerstörung kann aber auch eine extreme Reaktion der Zelle auf andere Formen von Stress wie ungünstige Umweltbedingungen oder extreme Temperaturen sein.

Im laufenden Projekt arbeitet Bachmair mit genetischen Mutanten des Modellorganismus Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand), in denen die eine oder andere Komponente des Ubiquitin-Systems nicht funktioniert, ein Prozess verlangsamt ist oder einfach anders abläuft als in "normalen" Pflänzchen. Dadurch wollen die ForscherInnen das "Aufgabengebiet" von Ubiquitin aufschlüsseln.

Neben einer konkreten Anwendung der Projektergebnisse zur Verbesserung landwirtschaftlicher Erträge erhofft sich der Wissenschafter langfristig, seinen Teil zum besseren Verständnis der Pflanzen beitragen zu können: "Und wie alle GrundlagenforscherInnen sind wir dabei immer auch ein bisschen von 'Kommissar Zufall' abhängig", so Bachmair abschließend. (APA/red)

  • Lokaler Zelltod an einem Arabidopsis-Blatt nach Ozonbehandlung
    foto: uni wien

    Lokaler Zelltod an einem Arabidopsis-Blatt nach Ozonbehandlung

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