Wie Proteinrezeptoren die pflanzliche Immunität beeinflussen
Das angeborene natürliche Immunsystem ist die erste Verteidigungsfront eines Tieres oder einer Pflanze gegen eindringende Organismen. Niederländische Forscher haben nun eine Proteinkomponente entdeckt, die dieses System regelt. Die Studie hebt außerdem Veränderungen in diesem Regulierungsmechanismus hervor, die Störungen des menschlichen und pflanzlichen Immunsystems auslösen können. Die in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse werden die Kenntnisse zu menschlichen Autoimmunkrankheiten erweitern und überdies die Entwicklung sicherer, kankheitsresistenterer Nahrungsmittel vorantreiben. Nach Angaben der Forscher können Veränderungen der Proteinrezeptoren zu einer Schwächung oder Überaktivität des Immunsystems führen, was beim Menschen Autoimmunerkrankungen wie Gicht und Morbus Crohn nach sich zieht, während Pflanzen versuchen, sich gegen imaginäre Krankheitserreger zu verteidigen. Die Koautoren der Studie, Professor Frank Takken von der Universität Amsterdam (UvA) und Dr. Wladimir Tameling von der Wageningen University and Research Centre (WUR) in den Niederlanden, sind der Auffassung, dass diese Multidomänen-Proteinrezeptoren den Unterschied zwischen gesunden und kranken Pflanzen bestimmen. Das pflanzliche Immunsystem hat zwei Ebenen: Eine Ebene basiert auf extrazellulären, Transmembranrezeptoren, die "erhaltene Mikroben-assoziierte" Moleküle erkennt und eine etwas schwächere Immunantwort auslöst, die die Besiedelung mit Mikroben stoppt. Die zweite Ebene durchbricht die erste Ebene, um spezielle Infektionserreger zu bekämpfen; diese zweite Ebene basiert auf der Grundlage "höchst polymorpher" Resistenz(R)-Proteine, erklären die Autoren. "R-Proteine wirken hauptsächlich - aber nicht ausschließlich - intrazellulär und schützen vor (hemi-)biotrophen Krankheitserregern, die lebende Wirtsgewebe für ihre Verbreitung brauchen", so die Studie. "Während der Infektion erzeugen diese Krankheitserreger (viele Viren, Bakterien, Pilze, Oomyceten und Nematoden) Virulenzfaktoren (Effektoren), von denen mehrere die erste Ebene des pflanzlichen Immunsystems unterdrücken, um den Weg für eine Infektion zu bereiten." "Einige Effektoren oder die Störungen, die sie in der Pflanze verursachen, werden von R-Proteinen wahrgenommen, die folglich starke Verteidigungsreaktionen in der Pflanze auslösen, die dann oft einen Selbstmord der infizierten Zellen zur Folge haben", schreiben die Wissenschaftler. Wenn die Multidomänenproteine Krankheitserreger erkannten, konnten die Forscher vom Nukleotidaustausch abhängige Veränderungen feststellen. "Die meisten R-Proteine sind Multidomänen-NB-LRR-Proteine ("Nibbler"), die nach ihrer zentralen Nukleotidbindung (NB) und Leuzin-reichen Wiederholungs-(LRR)-Domänen benannt sind", teilt die Studie mit. Die NB-Domäne, so merken die Autoren an, sei Teil einer größeren Domäne mit der Bezeichnung NB-ARC. Die Forscher gehen davon aus, dass der nächste Schritt eine Untersuchung der biochemischen Eigenschaften der Proteine während der Regulierung der pflanzlichen Abwehr sein sollte; Dynamik und subzelluläre Lokalisierung der NB-LRR-Signalkomplexe sollten auch in vivo bewertet werden, teilen sie mit. Mit erhellenden Erkenntnissen dazu, welche Partner mit der NB-Domäne zusammenwirken, hoffen die Forscher Einblick in die Art und Weise der Aktivierung der Abwehr des Wirts durch die R-Proteine zu gewinnen. "Eine weitere große Herausforderung wird die Aufklärung der dreidimensionalen Struktur der R-Proteine - vorzugsweise in den verschiedenen räumlichen Anordnungszuständen - sein, da dies der Schlüssel zu einem umfassenden Verständnis der molekularen Mechanismen ist, die der Wahl zwischen Leben und Tod zugrunde liegen," schließt die Studie.
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