Entfernte Verwandte: TOR-Protein reguliert Zellwachstum bei Pflanze und Tier

Pressemitteilung
Heidelberg, 27. Oktober 2017

Entfernte Verwandte: TOR-Protein reguliert Zellwachstum bei Pflanze und Tier
Pflanzenforscher untersuchen Gen, das – außer Kontrolle geraten – zum Wuchern von Krebs beitragen kann

Aus einer gemeinsamen Vorläuferzelle haben sich zwei so unterschiedliche Lebewesen wie Pflanzen und Menschen entwickelt. Spuren dieser mehr als eine Milliarde Jahre zurückreichenden Verwandtschaft sind bis heute im Erbmaterial beider Organismen verankert. Ein internationales Team von Pflanzenforschern um Dr. Markus Wirtz und Prof. Dr. Rüdiger Hell von der Universität Heidelberg hat eine solche Spur – das TOR-Protein – genauer erforscht. In menschlichen und tierischen Zellen wirkt TOR als Signalgeber, der Überleben und Wachstum der Zellen steuert. Die Heidelberger Wissenschaftler deckten nun auf, wie dieses Protein auch in Pflanzenzellen als Wachstumsregulator fungiert.

Das TOR-Protein stellt die Weichen nur Richtung Wachstum, wenn der Pflanze genügend Sulfat als Nährstoff zur Verfügung steht. Die Information über den Sulfatgehalt des Bodens wird über Zucker, aber nicht über Aminosäuren, den Grundbausteinen der Proteine, in die Zellen übertragen. „Diese Erkenntnis kann einen Beitrag zur Züchtung von nährstoffeffizienten Nutzpflanzen leisten. Diese können dann in der nachhaltigen Landwirtschaft eingesetzt werden“, hofft Prof. Hell.

Doch das Wissen um die Regulation des TOR-Proteins ist nicht nur für Pflanzenforscher von Bedeutung. Mediziner beschäftigen sich ebenfalls schon lange mit dem Wachstumsregulator: Während TOR in gesunden menschlichen Zellen nur aktiv wird, wenn genügend Aminosäuren vorhanden sind, trägt ein außer Kontrolle geratenes TOR-Protein in Krebszellen zum ungezügelten Wuchern der Tumore bei. Deshalb ist TOR ein wichtiges Angriffsziel für Tumor-Medikamente.

Die Heidelberger Pflanzenforscher konnten in Kooperation mit Wissenschaftlern des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) beweisen, dass sich trotz Jahrmillionen der Evolution nichts an der grundlegenden Funktion von TOR als Wachstumsregulator geändert hat. „Nur die Regulationsmechanismen des TOR-Proteins haben sich seit der Abspaltung vom gemeinsamen Vorfahren an die unterschiedlichen Lebensweisen von Menschen und Pflanzen angepasst“, erläutert Markus Wirtz.

Die aktuellen Erkenntnisse, die für die Untersuchungen an Pflanzen wie an Tieren gleichermaßen von Bedeutung sind, beruhen auf einer Zusammenarbeit von Forschern aus verschiedenen Fachbereichen. An der Universität Heidelberg wird diese „innovative Art der organismenübergreifenden Grundlagenforschung“, so Prof. Hell, am Centre for Organismal Studies (COS) durchgeführt. Ein wichtiger Beitrag wurde auch an dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich 1036 „Zelluläre Qualitätskontrolle und Schadensbegrenzung“ der Ruperto Carola geleistet. Hier werden diese Arbeiten von Prof. Hell sowie Dr. Wirtz (Universität) und Prof. Dr. Aurelio A. Teleman (DKFZ) koordiniert.

Die Forschungsergebnisse wurden in „Nature Communications“ veröffentlicht.

Originalpublikation:
Y. Dong, M. Silbermann, A. Speiser, I. Forieri, E. Linster, G. Poschet, A.A. Samami, M. Wanatabe, C. Sticht, A. A Teleman, J.M. Deragon, K. Saito, R. Hell and M. Wirtz: Sulfur availability regulates plant growth via glucose-TOR signaling. Nature Communications (27. October 2017), doi: 10.1038/s41467-017-01224-w

Kontakt:
Prof. Dr. Rüdiger Hell
Centre for Organismal Studies
Telefon (06221) 54-6284
ruediger.hell@cos.uni-heidelberg.de

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