Der wundersame Mechanismus ermöglicht es Pflanzenzellen, das Wachstumshormon Auxin direkt zu verteilen

Der wundersame Mechanismus ermöglicht es Pflanzenzellen, das Wachstumshormon Auxin direkt zu verteilen

Forscher aus Leiden und Österreich konnten mehr darüber herausfinden, wie eine Pflanzenzelle das Wachstumshormon Auxin direkt zur nächsten Zelle überträgt. Drei Proteine, die in einem Cluster aneinander haften, scheinen für diesen wichtigen Transportprozess wesentlich zu sein. “Diese Entdeckung löst einen entscheidenden Teil des Puzzles”, sagt Professor Remko Offringa.

Auxinhormon kann als Wachstumsmotor einer Pflanze angesehen werden. Auxin bestimmt, wie und wo eine Pflanze wächst, sowohl in Trieben als auch in Wurzeln. Aber wie kommt dieses Wachstumshormon an die richtigen Stellen der Pflanze? Bisher war bekannt, dass Transportproteine ​​Auxin von Zelle zu Zelle weitergeben. Diese Proteine ​​sind eine Art mobiler Minikanäle in der Zellmembran – der „äußeren Oberfläche“ der Zelle.

Remko Offringa

Rechteckige Box

“Stellen Sie sich eine Pflanzenzelle als rechteckigen Kasten vor”, sagt Remko Offringa, Professor für Pflanzenentwicklungsgenetik. „Transportproteine ​​sammeln sich auf einer der vier Außenflächen an, um Auxin direkt zur nächsten Zelle zu übertragen. Diese Zelle leitet das Auxin dann auf die gleiche Weise an die nächste Zelle weiter. Auf diese Weise stellt eine Pflanze sicher, dass Auxin von hormonproduzierenden Zellen zu den Zellen transportiert wird, in denen Wachstum stattfindet.

Zuvor hatte Offringas Gruppe entdeckt, dass sogenannte Kinase-Proteine ​​Transportproteine ​​mit Phosphatgruppen markieren. Diese Markierung bestimmt, auf welcher Seite der Zelle sich die Transportproteine ​​sammeln und daher in welche Richtung das Auxin gepumpt wird.

Fehlender Link

Eine klare Geschichte, denkst du? Trotzdem fehlte noch etwas, sagt Offringa. “Wie kommt es zu einer Anreicherung von Transportproteinen auf einer Seite der Zellmembran?” Gemeinsam mit Kollegen des Österreichischen Instituts für Wissenschaft und Technologie haben wir ein wichtiges fehlendes Glied in diesem Prozess entdeckt. Das Team veröffentlichte diese Entdeckung in der März-Ausgabe der renommierten Zeitschrift Current Biology.

Stabiler Komplex

Das Problem liegt bei den Transportproteinen. Diese befinden sich in der Membran der Pflanzenzelle und können sich innerhalb dieser Membran bewegen. Proteine ​​befinden sich daher nicht nur oben oder unten in der Zelle, sondern auch an den Seiten. „Wir haben festgestellt, dass an diesem Prozess eine weitere Gruppe von Proteinen beteiligt ist, die MAB-Proteine. Ein einzelnes MAB-Protein interagiert mit einem markierten Transportprotein und einer Proteinkinase, um eine Art Cluster zu bilden. Da dieser Cluster ziemlich groß ist, bewegt er sich nur langsam durch die Membran und bleibt auf der richtigen Seite der Zelle.

Die Forscher zeigten dies, indem sie normale Pflanzenzellen mit mutierten Pflanzenzellen verglichen, denen Proteinkinasen oder MAB-Proteine ​​fehlen. In den beiden letztgenannten Fällen gab es keine Akkumulation von Transportproteinen auf einer Seite der Zelle. Forscher haben somit bewiesen, dass sowohl Kinase- als auch MAB-Proteine ​​für den ordnungsgemäßen Transport von Auxin essentiell sind.

Besser zusammen

“Unsere Veröffentlichung ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Wissenschaft funktionieren kann”, sagt Offringa. „Ich arbeite seit fast 20 Jahren mit Jiri Friml, dem Leiter der österreichischen Gruppe, zusammen und kenne ihn daher sehr gut. Es stellt sich jedoch heraus, dass wir unabhängig voneinander nach MAB-Proteinen gesucht haben. Auf einer Konferenz stellten wir fest, dass wir an demselben Thema arbeiten. Dann wurde klar, dass sich unsere Daten ergänzten. Für Offringa war die Zusammenarbeit der einzig logische nächste Schritt. „Wir hätten uns dafür entscheiden können, separat zu veröffentlichen, aber dann hätten wir beide eine unvollständige Geschichte gehabt. Durch die Kombination unserer Daten haben wir eine viel stärkere Veröffentlichung und jeder erhält die Anerkennung, die er verdient.

Was lässt eine Pflanze dem Licht entgegen wachsen?

Setzen Sie eine Pflanze in die Sonne und in kürzester Zeit wird sie krumm. Aber warum ist das so? Vor zehn Jahren haben Remko Offringa und seine Kollegen diesen Mechanismus erstmals auf molekularer Ebene abgebildet. Auch hier spielt der gerichtete Transport von Auxin- und Proteinkinasen eine entscheidende Rolle.

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