Stresslinderung bei Nutzpflanzen
Die Antwort, welche Rolle Stickstoffoxide (NO) in Pflanzenzellen spielen, liegt in einem Zellkörper mit der Bezeichnung Peroxisom. Diese Organelle, im Zentrum des Zellstoffwechsels, ist verantwortlich für die Herstellung von vielen Signalmolekülen, die für die Steuerung der Pflanzenentwicklung von Bedeutung sind. Peroxisome spielen während Stresssituationen eine wichtige Rolle, wenn eine Pflanze beispielsweise Xenobiotika ausgesetzt wurde, hierzu gehören unter Anderem Schadstoffe, Ozon und das Schwermetall Cadmium. Die kürzliche Entdeckung von Stickstoffoxiden als eines der Produkte von Peroxisomen erweitert ihre Bedeutung innerhalb des Stoffwechsels der Pflanzen. Die genaue Rolle von Stickstoffoxiden innerhalb Peroxisomen war unklar, die Tatsache, dass Stickstoffoxide an der Modifizierung von Proteinen in tierischen und pflanzlichen Zellen beteiligt sind, macht diese Verbindung zu einem interessanten Forschungsgegenstand innerhalb des EU-Projekts NO Signal. Eine der bedeutendsten Funktionen des Stickstoffoxids steht in Beziehung mit einem Prozess, der als S-Nitrosylierung bezeichnet wird. Sobald Proteine hergestellt wurden, ist die S-Nitrosylierung verantwortlich für ihre Umwandlung und stellt den Schlüssel zur Flexibilität der Pflanzen dar, wodurch sie ihre Struktur und ihre Funktion ändern können. Dieser Prozess beinhaltet die Anlagerung von Stickstoffoxiden an eine spezielle Aminosäure in einem Protein. Stickstoffoxide könnten daher für die Modifizierung der Proteinaktivität verantwortlich sein. Die Forscher des Projekts NO Signal beobachteten zum ersten Mal die S-Nitrosylierung in pflanzlichen Peroxisomen und identifizierten für diesen Prozess sechs Proteintargets. Die Pflanzen wurden Stressbedingungen (beispielsweise Salz, dem Herbizid 2,4-D und Cadmium) ausgesetzt. Die Wissenschaftler identifizierten die S-Nitrosylierung auch in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien. Pflanzen sind im Rahmen ihrer Entwicklung vielerlei Stressbedingungen ausgesetzt und haben eine Reihe von Widerstandsmechanismen entwickelt. Sobald die Biochemie hinter diesen Überlebensstrategien geklärt ist, können die Pflanzenzüchter diese bei der Züchtung von Nutzpflanzen anwenden, um Verluste hervorgerufen durch Krankheiten und abiotische Chemikalien und physikalische Einflüsse zu verhindern.
