AG Botanik - Fachbereich 5 Biologie - Universität Osnabrück

Literaturauswahl
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Starmann, J., Klocke, S., Altmann,
B., Wojtera, J., Linke, V., Lindermayr,
C. and Scheibe, R. (2008) Regulation
of plant cytosolic gly ce -
raldehyde 3-phosphate dehy dro -
genase isoforms by thiol modification.
Physiol. Plant. 133: 211 - 228.
Voss, I., Koelmann, M., Wojtera, J.,
Holtgrefe, S., Kitzmann, C., Backhausen,
J. E. and Scheibe, R. (2008)
Knock-out of major leaf ferredoxin
reveals new redox-regulatory
adaptations in Arabidopsis thaliana.
Physiol. Plant. 133: 584 -
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Strodtkötter, I., Padmasree, K., Dinakar,
C., Speth, B., Niazi, P. S., Woj -
tera, J., Voss, I., Do, P. T., Nunes -
Nesi, A., Fernie, A. R., Linke, V., Raghavendra,
A. S. and Scheibe, R.
(2009) Induction of the AOX1D
isoform of alternative oxidase in A.
thaliana T-DNA-insertion lines lacking
isoform AOX1A is insufficient
to optimize photosynthesis
when treated with antimycin A.
Mol. Plant 2: 284 - 297.
Hanke, G. T., Holtgrefe, S., König, N.,
Strodtkötter, I., Voss, I., and
Scheibe, R. (2009) Use of transgenic
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maintenance of redox-homeostasis
during photosynthesis. Adv.
Bot. Res. 52, 207 - 251.
Scheibe, R. (2010) Redox-Regulation:
Ein Netzwerk zur flexiblen
Anpassung von Stoffwechsel und
Entwicklung bei Pflanzen. Biologie
in unserer Zeit 40, 92 - 100.
Kontakt
Prof. Dr. Renate Scheibe, Dr. Guy
Thomas Hanke, Dr. Vera Linke
Telefon: +49 (0)541 969 2282
(Sekretariat Frau Schwiderski)
E-Mail: scheibe@biologie.uniosnabrueck.de
· hanke@biologie.
uni- osnabrueck.de · linke@biologie.uni-
osnabrueck.de
Internet: http://www.uniosnabrueck.de
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Pflanzenphysiologie
AG Pflanzenphysiologie
Redox-Regulation von Stoffwechsel und Genexpression
Pflanzen sind in der Lage, die für ihre Funktion und ihr Wachstum notwendigen Informationen
aus ihrer Umgebung wahrzunehmen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren.
Vielfach äußert sich Stress in einer Verschiebung des zellulären Redox-Zustands, was
gleichzeitig als Signal für die Induktion von Schutzmechanismen dient und sowohl Stoffwechsel
als auch Entwicklung beeinflusst, um alle Lebensprozesse an die veränderten
Bedingungen anzupassen.
Durch veränderte Umweltbedingungen, aber
auch bei Entwicklungsprozessen oder bio ti -
schem Stress, kommt es häu fig zur Ver än de -
rung des zel lu lä ren Re dox-Gleich ge wichts. Da -
durch wer den über noch nicht im Ein zel nen i -
den ti fi zier te Sig nal trans duk tions we ge Än de -
run gen der Gen ex pres sion aus ge löst, die letzt -
lich zur Etablie rung des neuen Fließ gleich ge -
Abbildung 1: Über das »Malat-Ventil« werden in
grünen Blättern über schüssige Elektronen (NADPH)
aus den photosynthetischen Lichtreaktionen in Form
von Malat aus den Chloroplasten exportiert, um
Überreduktion und Bildung von ROS (Reaktive Sauerstoffspezies)
zu vermeiden. Das dafür verantwortliche
Enzym, die NADP-abhängige Malatdehydrogenase
(NADP-MDH) ist unter starker Redoxkontrolle,
sowohl auf post-translationaler Ebene (Licht/Dunkel-Modulation)
als auch auf Transkriptionsebene
(retrogrades Redox-Signal an den Kern).
Transgene Pflanzen mit einer T-DNA-Insertion im
Gen der NADP-MDH scheinen überraschenderweise
unverändert gegenüber dem Wildtyp zu sein. Wie
Stress
wichts bei tra gen. Eine Über tra gung von Sig na -
len, die aus einem ver än der ten Re dox sta tus re -
sul tie ren, könnte – ana log zu Pro te in phos pho -
ry lie rungs kas ka den – über Re dox -Kas ka den
vom Ort der Ent ste hung (z. B. den Chlo ro plas -
ten oder den Mi to chon dri en) bis zum Ziel ort (z.
B. im Kern) von stat ten ge hen. Re dox-Sig na le
könn ten aber auch über re dox -re gu lier te Ki na -
sich bei der funktionellen Charakterisierung dieses
»knockout« zeigte, werden mehrere alternative Wege
zum Abbau von Überreduktion in den Chloroplasten
hochreguliert, um
den Defekt auszugleichen.
Derartige
Analysen ermöglichen
die Identifizierung
weiterer molekularer
Mechanismen
zur Erhaltung der
Redox-Homöostase.
WT NADP-
MDH