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scientia halensis 4/2002<br />

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Fachbereich Biologie<br />

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verb<strong>in</strong>dungen, die Synthese Pathogen-<strong>in</strong>duzierter<br />

Prote<strong>in</strong>e, die Verdickung und Quer-<br />

38<br />

vernetzung der Zellwände, die Bildung toxischer<br />

Verb<strong>in</strong>dungen (sogenannter Phytoalex<strong>in</strong>e)<br />

und e<strong>in</strong> programmierter Zelltod<br />

(hypersensitive Reaktion, HR) gehören<br />

zum Spektrum der <strong>in</strong>duzierten Abwehrreaktionen.<br />

Der HR wird dabei e<strong>in</strong>e zentrale<br />

Bedeutung zugewiesen. Der programmierte<br />

»Selbstmord« der befallenen Zellen entzieht<br />

vermutlich dem Schädl<strong>in</strong>g die Nahrungsgrundlage<br />

und verh<strong>in</strong>dert dessen weitere<br />

Ausbreitung. Die Erkennung ist der erste<br />

und essenzielle Schritt, der die HR <strong>in</strong>duziert<br />

und verh<strong>in</strong>dert, dass sich Pflanzenpathogene<br />

<strong>in</strong> resistenten Pflanzen stark<br />

vermehren können. Er wird ausgelöst durch<br />

e<strong>in</strong>zelne bakterielle Effektorprote<strong>in</strong>e, die <strong>in</strong><br />

e<strong>in</strong>er Art Schlüssel-Schloss-Pr<strong>in</strong>zip hochspezifisch<br />

von sogenannten Resistenzprote<strong>in</strong>en<br />

erkannt werden. E<strong>in</strong>e direkte physikalische<br />

Interaktion von Effektor und Resistenzprote<strong>in</strong><br />

konnte jedoch nur <strong>in</strong> wenigen<br />

Fällen nachgewiesen werden. E<strong>in</strong> alternatives<br />

Modell postuliert daher, dass<br />

Schematische Darstellung der Interaktion zwischen pathogenem Bakterium (rot) und Pflanzenzelle<br />

(grün). Die Übertragung von Effektorprote<strong>in</strong>en <strong>in</strong> die Pflanzenzelle ist e<strong>in</strong> essenzieller<br />

Schritt zur erfolgreichen Infektion (anfällige Pflanze). Resistente Pflanzen s<strong>in</strong>d jedoch <strong>in</strong><br />

der Lage, bestimmte Effektoren zu erkennen und e<strong>in</strong>en programmierten Zelltod e<strong>in</strong>zuleiten.<br />

Effektorprote<strong>in</strong>e primär mit pflanzlichen<br />

Zielprote<strong>in</strong>en <strong>in</strong>teragieren, deren Funktionalität<br />

wiederum durch Interaktion mit Resistenzprote<strong>in</strong>en<br />

überwacht wird. In unserer<br />

Arbeitsgruppe werden die Resistenzgene<br />

Bs3 aus Paprika (Capsicum annuum)<br />

und Bs4 aus Tomate (Lycopersicon esculentum)<br />

bearbeitet, die spezifisch die Erkennung<br />

von AvrBs3 und AvrBs4 (zweier<br />

Vertreter der AvrBs3-Familie) vermitteln.<br />

Die Bs3- und Bs4-abhängige Erkennung ist<br />

dabei hochspezifisch, trotz hoher Homo-<br />

logie zwischen AvrBs3 und AvrBs4 (97<br />

Prozent identisch). Das Tomaten-Resistenzgen<br />

Bs4 wurde unlängst <strong>in</strong> unserer Arbeitsgruppe<br />

isoliert und stellt e<strong>in</strong>en Vertreter<br />

der TIR-NBS-LRR-Klasse von Resistenzprote<strong>in</strong>en<br />

dar. Interessanterweise zeigt<br />

diese Klasse pflanzlicher Resistenzprote<strong>in</strong>e<br />

e<strong>in</strong>e hohe Homologie zu Prote<strong>in</strong>en <strong>in</strong><br />

Mensch und Drosophila, die ihrerseits e<strong>in</strong>e<br />

essenzielle Funktion <strong>in</strong> der frühen Immunantwort<br />

haben. Diese strukturell-funktionelle<br />

Konservierung deutet darauf h<strong>in</strong>, dass<br />

Abwehrsysteme <strong>in</strong> Pflanzen und Tieren e<strong>in</strong>en<br />

geme<strong>in</strong>samen evolutionären Ursprung<br />

haben.<br />

Jens Boch studierte von 1987 bis 1993 Biologie<br />

an der Philipps-Universität Marburg<br />

(Promotion 1996), arbeitete dann an der<br />

Wash<strong>in</strong>gton University <strong>in</strong> St. Louis/USA<br />

und seit 1999 als wissenschaftlicher Assistent<br />

im Institut für Genetik <strong>in</strong> Halle.<br />

Thomas Lahaye studierte von 1988 bis<br />

1994 Biologie an der Aachener Universität,<br />

arbeitete danach am Sa<strong>in</strong>sbury<br />

Laboratory <strong>in</strong> Norwich/UK (Promotion<br />

1999) und ist seit 1999 wissenschaftlicher<br />

Assistent im Institut für Genetik.<br />

Ralf Koebnik studierte von 1981 bis 1986<br />

Biologie an der Universität Halle, arbeitete<br />

danach unter anderem an der Eberhard-<br />

Karls-Universität und dem MPI <strong>in</strong> Tüb<strong>in</strong>gen<br />

(Promotion 1992) und ist seit 1999<br />

wissenschaftlicher Assistent im Institut für<br />

Genetik (Habilitation 2001).<br />

Ulla Bonas studierte Biologie an der Universität<br />

Köln. Nach Forschungstätigkeiten<br />

<strong>in</strong> USA, Berl<strong>in</strong> und am CNRS-Institut <strong>in</strong><br />

Gif-sur-Yvette erfolgte 1995 der Ruf an die<br />

hallesche Universität. Seit 1998 ist sie Leiter<strong>in</strong><br />

der Abteilung für Pflanzengenetik im<br />

Institut für Genetik und seit 1999 Sprecher<strong>in</strong><br />

des SFB 363.<br />

Bild l<strong>in</strong>ks: Aufzucht von Paprika, Tomate<br />

und Tabak im Gewächshaus im Dachgeschoss<br />

des Biozentrums (oben). Arabidopsis thaliana<br />

(unten) benötigt deutlich weniger Platz.<br />

Fotos: AG Bonas

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