Gene, die das Zellwachstum steuern
Pflanzen wandeln durch Photosynthese in den Blättern Sonnenlicht in Zucker um, was direkt und indirekt Energie für fast alle Lebewesen auf der Erde bereitstellt. Die Erforschung der an der Blattentwicklung beteiligten Gene ist für die Landwirtschaft wie auch die Viehzucht von Bedeutung, und auch, um Ähnlichkeiten und Unterschiede im Pflanzen- und Tiergenom zu ermitteln. Das EU-finanzierte Projekt "Uncovering conserved proliferation pathways between plants and animals" (ARABIGANS) sollte wichtige Signalwege für Wachstum identifizieren, die sich dann für biotechnologische Anwendungen bei Pflanzen und Tieren nutzen lassen. ARABIGANS arbeitete mit dem vollständig sequenzierten Pflanzenmodell Arabidopsis thaliana, um Gene zu identifizieren und zu charakterisieren, die wichtig für Blattgröße, -form und -funktion sind. Die Forscher verwendeten eine veröffentlichte Sammlung von A. thaliana-Mutanten mit Hunderttausenden von Genmutationen, die die Genfunktion stören. Durch Analyse fehlerhafter Gensequenzen und Korrelation mit gestörtem Blattwachstum ist es möglich, Funktionen dem betreffenden Gen zuzuordnen. ARABIGANS identifizierte 608 Gene, bei denen diese Mutationen Blattmerkmale veränderten, etwa größere oder kleinere Blattgröße, veränderte Form oder veränderte Farbmuster. Um Genfunktionen zu analysieren, wurde das öffentliche Online-Portal PhenoLeaf eingerichtet, mit dem auch die Zuordnung spezifischer Gensequenzen zu Blattmerkmalen möglich ist. Weiterhin wurde ein Satz von A. thaliana-Mutanten gescreent, in dem Gene hochreguliert wurden, um die Proteinproduktion zu erhöhen. Mit diesem Ansatz gelang es, zwei Gene mit bisher unbekannter Funktion zu identifizieren, die eine Rolle bei Zellproliferation und Adermusterung spielen. Schließlich identifizierte ARABIGANS das Gen "deal", das Zellproliferation bzw. Blattwachstum und die Entwicklung der Pflanze beeinflusst, und charakterisierte es vollständig. Demnächst werden die in dieser Studie identifizierten Regulatoren für Pflanzenwachstum an einem Tiermodell (Fadenwurm Caenorhabditis elegans) getestet. Wenn ihre Funktion bei Pflanzen und Tieren gleich ist, könnten sie pharmakologisch oder therapeutisch als universelle Regulatoren der Zellproliferation zur Anwendung kommen.
Schlüsselbegriffe
Zellwachstum, Proliferationssignal, Pflanzen, Tiere, Blattentwicklung
