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Biochemical characterization of the Arabidopsis ABC transporter AtABCB14 and exploring why it exhibits an import activity

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Verbesserte Bioenergieproduktion bei Pflanzen

Die Untersuchung der Membranproteine in Pflanzen lieferte einen wichtigen Einblick in die wesentlichen physiologischen Prozesse. Europäische Forscher generierten Informationen, die genutzt werden könnten, um die Bioenergieproduktion aus Pflanzen zu maximieren.

Klimawandel und Umwelt

ABC-Transporter sind Transmembranproteine, die die durch das Adenosintriphosphat (ATP) bereitgestellte Energie nutzen, um verschiedene biologische Prozesse durchzuführen. Einer dieser Prozesse ist die Translokation von Molekülen (Stoffwechselprodukte, toxische Substanzen, Ionen) über die Membranen hinweg. Bei Pflanzen steuern die ABC-Transporter die Bewegung der Stomata, der Poren, die in der Oberhaut von Blättern vorkommen. Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand) enthält etwa 130 ABC-Proteine, die am Transport verschiedener Substanzen beteiligt sind. Zu Zuchtzwecken ist es wichtig, die Mechanismen des Hormontransports, wie beispielsweise der Auxine, zu verstehen. Dieses Wissen könnte auch für die Biomasseproduktion nützlich sein. In Zellen von Säugetieren bewirken die ABC-Transporter, dass Krebszellen gegen Arzneimittel resistent werden, und sie verursachen auch Krankheiten, wie beispielsweise im Fall von Mukoviszidose. Das EU-finanzierte Projekt ABC TRANSPORTER wollte die Sequenz der ABC-Transporter in Pflanzen analysieren und sie mit ihrer Substratspezifität in Verbindung bringen. Ein beträchtlicher Teil der Arbeit war der Identifizierung des Bindungspartners für den Malat-importierenden ABC-Transporter AtABCB14 gewidmet, der dazu beiträgt, dass bei hohen Kohlendioxidkonzentrationen Malat in Pflanzenzellen eindringen kann. Auf der Suche nach Transportern für schwache Säuren in Hefe, konnten die Wissenschaftler zwei Gene identifizieren, die eine Resistenz gegen Essigsäure bewirken. Um den Einfluss dieser Gene auf den Pflanzenphänotypus zu untersuchen, entwickelten sie Mutanten in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Ein Ausschalten des Gens AtABCC8 führte gegenüber dem Wildtyp zu einem geringeren Gehalt an Coniferin, einem Monolignol-Glucosid. Dies wies deutlich darauf hin, dass ABC-Transporter mehr als ein Substrat besitzen und dass AtABCC8 sowohl am Säuretransport als auch am Transport der Monolignol-Glucoside beteiligt sein könnten. Dieses Wissen kann hilfreich sein, um den Mechanismus der Lignin-Akkumulation verstehen zu können und die Züchtung von Pflanzen mit reduziertem Ligningehalt zu ermöglichen, die sich zur Erzeugung von Bioenergie eignen. Zusammengenommen lieferten die Ergebnisse der Studie ABC TRANSPORTER wichtige Einblicke in die Pflanzenentwicklung und ihr Wachstum. Angesichts der medizinischen Bedeutung der ABC-Transporter, könnte das erlangte Wissen für menschliche Zellen fortgeschrieben werden und dazu beitragen, neue pharmazeutische Ziele zu identifizieren.

Schlüsselbegriffe

Bioenergie, ABC-Transporter, ATP, Arabidopsis thaliana, Eiweiß, Auxin, Zucht, Biomasse, AtABCB14, Monolignol-Glucosid, Lignin

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