Forschungsbericht 1995-96 | |
Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen Hindenburgplatz 55 48149 Münster Tel. (0251) 83 - 2 47 91 Fax (0251) 83 - 2 83 71 Geschf. Direktor: Prof. Dr. W. Barz | |
Forschungsschwerpunkte 1995 - 1996 Fachbereich 18 - Biologie Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen Arbeitsbereich Prof. Dr. B. Moerschbacher |
Das WIR-1-Genprodukt - ein putatives Zellwand/Membran-Linkerprotein.
Im Gegensatz zu tierischen Zellen, die i.d.R. in eine extrazelluläre Matrix eingebettet sind,
sind pflanzliche, pilzliche und bakterielle Zellen von einer festen Zellwand umgeben. Lange Zeit
sprach man der Zellwand mehr oder weniger eine rein strukturelle Funktion zu. Heute ist
jedoch klar, daß auch die pflanzliche Zellwand als eine komplexe extrazelluläre
Matrix anzusehen ist, die Vorgänge im Inneren der Zelle beeinflußt und von ihnen
beeinflußt wird. So mehren sich die Hinweise, daß Signale aus der Zellwand eine
wichtige Rolle in der Entwicklung pflanzlicher Gewebe und Organe spielen. Auch die
Kommunikation sowohl zwischen benachbarten Pflanzenzellen als auch zwischen
Pflanzenzellen und eindringenden, mikrobiellen Symbionten und Pathogenen spielt sich
zunächst in der Zellwand ab. Gefordert wird daher eine transmembrane Kommunikation
von der Zellwand über die Plasmamembran ins Cytosol und umgekehrt. Analog zu
tierischen Systemen fordert man zu diesem Zwecke auch in der pflanzlichen Plasmamembran
Transmembranproteine, die als Zellwand/Membran-Linker fungieren.
Ein solches Zellwand/Membran-Linkerprotein könnte das Produkt des WIR-1-Genes sein.
Das WIR-1-Gen wird in Weizenpflanzen nach Inokulation mit dem Gerstenmehltau (der
Weizen zwar infizieren kann, dessen weitere Entwicklung jedoch durch eine hypersensitive
Resistenzreaktion des Nicht-Wirtes Weizen sehr schnell gestoppt wird) exprimiert, und zwar zu
einem Zeitpunkt, an dem die Weizenpflanzen eine "induzierte Resistenz" gegen
Weizenmehltau entwickeln (der sich in gesunden Weizenpflanzen erfolgreich vermehren kann,
dessen Entwicklung jedoch nach einer Vorinokulation mit dem Gerstenmehltau durch eine so
"induzierte Resistenz" gestoppt wird). Das WIR-1-Gen wurde in einer Arbeitsgruppe
in Zürich isoliert, cloniert und sequenziert. Die abgeleitete Aminosäuresequenz
läßt ein Protein mit einer Transmembranregion und einem extrazellulären
C-Terminus erwarten. Der extrazelluläre Teil des Proteins besteht überwiegend aus
Prolin (oder Hydroxyprolin) und Glycin, typischen Aminosäuren struktureller
Zellwandproteine. Aufgrund dieser erwarteten Struktur liegt die Annahme nahe, daß es
sich bei dem WIR-1-Genprodukt um ein Zellwand/Membran-Linkerprotein handeln
könnte.
Wir haben uns die Aufgabe gestellt, dieses Protein aus induziert resistenten Weizenpflanzen
zu isolieren und zu charakterisieren, um letztlich auf biochemischem und
immunocytologischem Wege Evidenzen für seine subzelluläre Lokalisation und
seine Rolle in der induzierten Resistenz des Weizens zu gewinnen. Als Erkennungsmerkmal
für das WIR-1-Protein dienen uns dabei polyklonale Antikörper gegen synthetische
Peptide, die aus der Nukleotidsequenz abgeleitet wurden und eine hohe
Oberflächenwahrscheinlichkeit und Antigenität aufweisen. Aufgrund der offenbar
mangelnden Spezifität dieser Antikörper entwickeln wir z.Z. eine alternative
Strategie, die es uns erlauben soll, die Aminosäuren- und, gegebenenfalls,
Monosaccharid-Zusammensetzung einer Proteinbande auf einer Western-Blotmembran mittels
Kapillar-Elektrophorese zu bestimmen.
Eine biochemische und cytologische Kenntnis des WIR-1-Proteins ist unabdingbare
Voraussetzung zum Verständnis seiner möglichen Rolle in der induzierten
Resistenz, auf die im Rahmen des integrierten Pflanzenschutzes große Hoffnungen
gesetzt werden.
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Hans-Joachim Peter