AG Botanik - Fachbereich 5 Biologie - Universität Osnabrück

sen und Phos pha ta sen mit Pro te in phos pho ry lie rungs kas -
ka den ver knüpft sein. Die Re zep to ren, die Kom po nen ten
der Kas ka de oder wei te re re dox-mo du lier te Ziel en zy me be -
zie hungs wei se Trans krip ti ons fak to ren und ent spre chen de
cis-Ele men te in den Pro mo to ren der Ziel gene zu iden ti fi -
zie ren, stellt eine große Heraus for de rung dar, die wir mit
Hil fe von Gen-»knock outs« in Ara bi do psis tha li a na bearbeiten.
Pflan zen be nö ti gen Fak to ren aus der Um welt für ihr
pho to au to tro phes Wachs tum, je doch sind sie durch ihre
ses si le Le bens wei se Ab wei chun gen vom Op ti mum aus ge -
lie fert. An pas sung an sehr un ter schied li che Be din gun gen
ist ihnen aber mög lich, da pflanz li che In di vi du en ei nes
Geno typs durch ent spre chen de Ver än de rung ihrer Re ak ti -
ons norm eine ho he phä no ty pi sche Plas ti zi tät auf wei sen.
Alle In for ma ti o nen wer den in te griert und über ein hoch -
flexib les Netz werk wei ter ge lei tet und re a li siert. Die Re ak -
ti o nen der Pflan zen spie len sich auf allen Re gu la ti ons e be -
nen ab und um fas sen so wohl sehr schnel le bio phy si ka li -
sche und bio che mi sche Pro zes se im Se kun den- und Mi nu -
ten be reich wie zum Bei spiel die Licht/ Dun kel mo du la ti on
von Chlo ro plas ten en zy men, als auch mit tel- und lang fris -
ti ge Re ak ti o nen, die sich nach Stun den (Gen ex pres si on)
oder erst nach Ta gen (Wachs tum) aus wir ken. In al len Be -
rei chen spie len Re dox-Pro zes se ei ne be deu ten de Rol le.
Wei te re Pro jek te be fas sen sich mit den Kom po nen ten
der pho to syn the ti schen Elek tro nen trans port ket te, Fer re -
doxin und Ferre doxin-NADP-Oxi do re duk ta se (FNR), die
Elek tro nen für re duk ti ve Pro zes se ins Chlo ro plas ten stro ma
wei te rlei ten, sowie mit den ver schie de nen re dox-ak ti ven
Pro te i nen, den Thio re do xi nen und ver wand ten Struk tu ren,
die über Thi ol-Di sul fid-Aus tausch Re dox ver än de run gen an
Ziel pro te ine ver mit teln.
Abbildung 3 Retrogrades Redox-Signal vom Chloroplasten zum
Kern: Die ver än der te Gen ex pres sion der kern ko dier ten NADP-MDH
er folgt als Ant wort auf ein Sig nal aus den Chlo ro plas ten, wenn bei
Stress eine Ver schie bung des Re dox-Sta tus ein tritt. Um die Schritte
A
B
C
Abbildung 2 Transiente Trans -
formation von isolierten
Protoplasten: Isolier te Pro to -
plas ten aus Blät tern von Arabidopsis
tha li a na (A), dem
Mo dell or ga nis mus der mo le -
ku la ren Pflan zen bi o lo gie, kön -
nen tran sient mit ver schie de -
nen Kon struk ten trans for miert
wer den, um die sub zel lu lä re
Ver tei lung von Pro te i nen
sicht bar zu machen. In B wur -
de das Ak tin-Zy to ske lett mit
ei nem Ak tin-bin den den Pro -
te in, das an ein rot flu o res -
zie ren des Pro te in fu sio niert
wur de, an ge färbt und im
kon fo ka len La ser-Scan ning-
Mi kro skop betrachtet. In C
wur de das so ge nann te »YFP-
System« ver wen det, um die
In ter ak ti on von zwei Pro te i -
nen (hier einer cy to so li schen
GAPDH und einem Thi o re do -
xin) zu de tek tie ren, wie im abgebildeten
Beispiel.
Schließ lich lau fen auch in nicht-grünen Ge we ben Re dox-
Pro zes se ab, die je nach Stoff wech sel si tu a ti on oder Stress -
ein wir kung fle xi bel re gu liert wer den. Da bei spie len ne ben
den Plas ti den auch die Mi to chon dri en eine her aus ra gen de
Rol le, de ren Al ter na ti ve Oxi da se (AOX) in der La ge ist, über -
schüs sige Re duk ti ons ä qui va len te ohne ATP-Syn the se ab -
zu lei ten und zu ent sor gen. Die Funk ti o nen der ver schie de -
nen Iso for men von AOX wer den e ben falls mit mo le ku lar -
bio lo gi schen und zell bio lo gi schen Me tho den a na ly siert.
der Sig nal trans duk ti on zu iden ti fi zie ren, wer den ver schie de ne mo le -
ku la re und zell bio lo gi sche An sät ze durch ge führt, wie dies in Ab bil -
dung 2 bei spiel haft ge zeigt ist.
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Pflanzenphysiologie