Spediteure für Zellbaupläne und Proteine

Publikation in eLife

22.07.2015 – Transportvorgänge spielen eine entscheidende Rolle für die Vermehrung und die Funktion aller Zellen, von Pflanzen- über Tiere bis zu Pilzzellen. Denn die Baupläne für den Zellaufbau und deren Bausteine müssen an die Orte gelangen, wo sie gebraucht werden. Wissenschaftler aus Düsseldorf und Saarbrücken haben diese Transportvorgänge genauer erforscht und dabei ein für verschiedene Mechanismen zentrales Protein identifiziert.

Wie gelangen in der Zelle die Baupläne für Proteine aus dem Zellkern – wo sie im Erbmolekül DNA hinterlegt sind – zum eigentlichen Produktionsort der Proteine, den so genannten Ribosomen? Und wie wiederum gelangen die frisch gebauten Proteine von den Ribosomen zu ihrem eigentlichen Bestimmungsort in der Zelle? Diese Transportvorgänge, vermittelt durch „zelluläre Spediteure“, sind wichtige Forschungsgegenstände.

Der zunächst in der DNA im Zellkern vorliegende Proteinbauplan wird mittels spezieller Moleküle, der „Boten-RNA“ (kurz mRNA) an die Ribosome weitergegeben. Zu den Ribosomen gelangt die mRNA wiederum, indem sie mit einer Vielzahl von speziellen Proteinen interagiert und von diesen quasi weitergereicht wird.

Neu erzeugte Proteine befinden sich zumeist aber noch nicht an dem Ort, wo sie benötigt werden. Den weiteren Protein-Transport übernehmen Vesikel, Membran-umhüllte, bläschenartige Strukturen. Deshalb wird dieser Transportmechanismus auch „Membrantransport“ genannt. Frühere Arbeiten weisen darauf hin, dass beide Transportprozesse miteinander verknüpft sind, da auch mRNA mittels Vesikeln reisen können.

Worin genau diese Verbindung besteht, haben nun Wissenschaftler um Dr. Pohlmann vom Institut für Mikrobiologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Informatik in Saarbrücken anhand des Pilzes Ustilago maydis untersucht. Dieser Pilz ist für die Pflanzenkrankheit Maisbeulenbrand verantwortlich, bei der langgestreckte Zellen des Pilzes, die „Hyphen“, ins Gewebe befallener Maispflanzen einwandern.

Bei diesem Gemeinschaftsprojekt wurden Computervorhersagen der Saarbrücker Wissenschaftler durch umfangreiche Experimente des Düsseldorfer Teams bestätigt. Die Wissenschaftler entdeckten ein neuartiges Protein, welches sowohl Vesikel als auch mRNA assoziierte Proteine binden kann. Damit entdeckten sie ein fehlendes Puzzleteil, welches die Verbindung dieser beiden Transportvorgänge – Membran und mRNA-Transport – verknüpft.

In weiteren Studien können Wissenschaftler nun weitere Zellarten untersuchen, die ebenfalls langgestreckte Strukturen besitzen, wie Pollenschläuche in Pflanzen oder die Neuronen des Nervengewebes. Finden sich auch hierbei ähnliche Transportmechanismen wie beim Pilz Ustilago maydis , so sind neue Erkenntnisse sowohl über die Pflanzenvermehrung als auch über die Hirnfunktion zu erwarten.

Originalpublikation

Thomas Pohlmann, Sebastian Baurm ann, Carl Haag, Mario Albrecht, Michael Feldbrügge, „A FYVE zinc finger domain protein specifically links mRNA transport to endosome trafficking“, eLife 2015; 4:e06041

Online: DOI: 10.7554/eLife.06041
(http://dx.doi.org/10.7554/eLife.06041)

Kontakt

Prof. Dr. Michael Feldbrügge
Institut für Mikrobiologie
Telefon: +49 (0)211 81 15475
E-Mail: feldbrue@hhu.de

Dr.rer.nat. Arne Claussen
Stabsstelle Kommunikation

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40225 Düsseldorf
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