Neue Erkenntnisse zur Proteinregulierung bei Kulturpflanzen
Die Proteinregulation ist für alle biologischen Prozesse maßgeblich. Bei Pflanzen erfolgt dies vor allem über so genannte SUMOs (small ubiquitin-like modifier), die praktisch alle Aspekte des Wachstums und der Entwicklung steuern, von der Infektionsabwehr bis zur Toleranz abiotischer Umweltfaktoren. SUMO reguliert auch den Signalweg für das Pflanzenhormon ABA (Abscisinsäure), das bei Umweltstress aktiviert wird, und den Blühzeitpunkt. Das EU-finanzierte Projekt SUMO (Study of the role of protein posttranslational modification by SUMO (small ubiquitin-like modifier) in abscisic acid signaling and stress responses in plants) erforschte am Modellorganismus Arabidopsis die der SUMO-Aktivität zugrunde liegenden molekularen Mechanismen, um Methoden für bessere Züchtungsergebnisse bei Kulturpflanzen zu entwickeln. SUMO-Proteine sind eine Familie kleiner Ubiquitin-verwandter Modifikatoren, die an andere zelluläre Proteine angehangen oder entfernt werden, um deren Funktion zu verändern. Die Forscher analysierten die biologische Rolle von SUMO bei der Samenentwicklung und Keimung und suchten nach neuen SUMO-Zielstrukturen. Zudem befasste man sich mit Molekülen, mit deren Hilfe SUMO-Konjugate erkannt werden, und mit molekularen Mechanismen, die die SUMO-Konjugation regulieren. Auf dieser Basis kann dann die Konjugation verändert werden, um Pflanzen toleranter gegenüber Umweltstressoren zu machen. Offenbar spielt die SUMO-Konjugation auch eine wichtige Rolle bei der Samenreifung und in den Frühphasen der Keimung, was SUMO als Schlüsselregulator für Entwicklungsübergänge bei Pflanzen nahe legt. Weiterhin entdeckte man Zielstrukturen und Interaktionspartner von SUMO-Proteinen, die molekulare Effektoren der biologischen Rolle von SUMO sind, u.a. ABA-Signalwege und samenspezifische Proteine. Das SUMO-Projekt liefert damit neue Erkenntnisse zu pflanzlichen Prozessen, sodass künftig Pflanzen mit besseren Eigenschaften gezüchtet werden können.
Schlüsselbegriffe
Proteinregulierung, Getreide, Pflanzen, SUMO, Stressreaktion, Abscisinsäure
