Leidener und österreichischen Forschern ist es nun gelungen, weiter herauszufinden, wie eine Pflanzenzelle das Wachstumshormon Auxin gezielt an die nächste Zelle weitergibt. Wesentlich für diesen Transportprozess scheinen drei Proteine zu sein, die wie ein Cluster zusammenhängen. „Diese Entdeckung löst ein wichtiges Puzzleteil“, sagt Professor Remko Offringa.
Das Hormon Auxin kann als Wachstumsmotor einer Pflanze angesehen werden. Auxin bestimmt, wie und wo eine Pflanze wächst, sowohl für die Blätter als auch für die Wurzeln. Aber wie landet dieses Wachstumshormon am richtigen Ort in der Pflanze? Bisher war bekannt, dass Transportproteine Auxin von Zelle zu Zelle weitergeben. Bei diesen Proteinen handelt es sich um eine Art bewegliche Minikanäle in der Zellmembran auf der Zelloberfläche.
Pflanzenzelle als Kasten
„Angenommen, Sie sehen eine Pflanzenzelle als rechteckigen Kasten“, sagt Remko Offringa, Professor für Pflanzenentwicklungsgenetik. „Dann müssen sich diese Transportproteine auf einer der Seiten sammeln, um Auxin gezielt an die nächste Zelle weiterzugeben.“ Diese Zelle gibt es dann auf die gleiche Weise an die Zelle daneben weiter.' Und so sorgt eine Pflanze dafür, dass Auxin von den hormonproduzierenden Zellen dorthin transportiert wird, wo die Pflanze wachsen muss.
Offringa hatte zuvor herausgefunden, dass sogenannte Kinase-Proteine die Transportproteine mit Phosphatgruppen markieren. Dadurch können sie bestimmen, auf welcher Seite der Zelle sich die Transportproteine sammeln und somit in welche Richtung Auxin gepumpt wird.
Wichtige Kette
Klare Geschichte, sollte man meinen. Dennoch fehlte noch etwas, sagt Offringa. „Wie kommt es zu einer solchen Ansammlung von Transportproteinen auf einer Seite der Zellmembran?“ Einen wichtigen Zusammenhang haben wir nun gemeinsam mit Kollegen vom Institute of Science and Technology Austria entdeckt.“ Das Team veröffentlichte diese Entdeckung am 11. März in der renommierten Fachzeitschrift Current Biology.
Stabiler Komplex
Das Problem liegt in den Transportproteinen. Diese befinden sich in der Zellmembran der Pflanzenzelle und können sich darin bewegen. Die Proteine können sich daher nicht nur oben oder unten in der Zelle befinden, sondern auch an den Seiten. „Wir haben herausgefunden, dass eine weitere Gruppe von Proteinen beteiligt ist, nämlich die MAB-Proteine.“ Ein solches MAB-Protein interagiert mit dem markierten Transportprotein und dem Kinase-Protein, die dann zusammen eine Art Cluster bilden. Da das Bündel ziemlich sperrig ist, bleibt es ordentlich auf der rechten Seite der Zelle.
Dies zeigten die Forscher, indem sie normale Pflanzenzellen mit mutierten Pflanzenzellen verglichen, die entweder keine Kinase-Proteine oder keine MAB-Proteine hatten. In den letzten beiden Fällen schien es zu keiner Ansammlung von Transportproteinen auf einer Seite der Zelle zu kommen. Damit wiesen die Forscher nach, dass sowohl die Kinase- als auch die MAB-Proteine für den korrekten Transport von Auxin essentiell sind.
Stärker zusammen
„Unsere Publikation ist ein gutes Beispiel dafür, wie Wissenschaft funktionieren kann“, sagt Offringa. „Ich arbeite seit fast zwanzig Jahren mit Jiri Friml, dem Gruppenleiter unserer österreichischen Kollegen, zusammen. Ich kenne ihn also gut. Aber wir haben diese Forschung zu MAB-Proteinen zufällig unabhängig voneinander durchgeführt. Während einer Konferenz haben wir herausgefunden, dass wir am gleichen Thema arbeiten. „Es stellte sich dann heraus, dass sich unsere Daten gut ergänzten.“ Für Offringa war die Zusammenarbeit der einzig logische nächste Schritt. „Sie können sich auch dafür entscheiden, beides selbst zu veröffentlichen, aber dann hätten wir beide eine unvollständige Geschichte.“ Jetzt haben wir gemeinsam eine viel stärkere Publikation und jeder bekommt immer noch die Anerkennung, die er oder sie verdient.“
Was bringt eine Pflanze dazu, dem Licht entgegen zu wachsen?
Stellen Sie eine Pflanze in die Sonne und sie wird im Handumdrehen schief wachsen. Aber warum ist das so? Vor zehn Jahren haben Remko Offringa und Kollegen diesen Mechanismus erstmals auf molekularer Ebene kartiert. Auch hier schienen Auxin sowie Transport- und Kinaseproteine eine entscheidende Rolle zu spielen.
Auxin ist ein wichtiges biologisches Pflanzenhormon, das eine entscheidende Rolle für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen spielt. Es wurde
Pflanzenhormone spielen eine entscheidende Rolle beim Wachstum, der Entwicklung und der Reaktion von Pflanzen auf ihre Umwelt. Eins der wichtigsten
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