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Rolle von Metallothioneinen während der Schwermetall-induzierten Blattseneszenz
Finanzierung:
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) ;
In der aktuellen Förderperiode konnte ein Versuchs-Systems etabliert werden, das gezielte Untersuchungen zum Schwermetall-Stress bei Gerste ermöglicht. Die Schadwirkungen und Anpassungsreaktionen bei verschiedenen Konzentrationen von Cu und Cd konnten mit physiologischen Methoden charakterisiert werden. Ein experimentelles System zur Analyse der Blatt-Seneszenz, bei der massiv Chloroplasten abgebaut und damit Schwermetalle freigesetzt, abtransportiert und recycelt werden, war bereits vorher etabliert. Damit stehen zwei experimentelle Ansätze zur Verfügung, die die Analyse sowohl der "Entgiftungs-Prozesse" bei schädigenden Schwermetall-Konzentrationen als auch der molekularen Mechanismen der Metall-Homöostase und des damit verbundenen Metall-Transports am Objekt Gerste ermöglichen. Ebenfalls konnte in der laufenden Förderperiode aus Gerste bis jetzt ein Satz an Sonden zur Detektion der Transkripte bekannter Schwermetall-Bindefaktoren isoliert, kloniert und sequenziert werden (Metallothioneine, Phytochelatinsynthase, BlueCopperProtein etc. ). Daneben konnten über einen neuartigen Differential-Display-Ansatz (RFDD-PCR) weitere bisher unbekannte Schwermetall-induzierte Klone aus Gerste isoliert und sequenziert werden. Erste Analysen in Blättern der Gerste nach Schwermetall-Stress oder in verschiedenen Alterungsstadien zeigen unterschiedliche Expressionsmuster der verschiedenen Metallbinde-Faktoren. Dies spricht für eine Rollenverteilung, wobei einige Komponenten offenbar bei der "Entgiftung" schädigender Schwermetalle und andere Faktoren bei der Aufrechterhaltung der Metallhomöostase mitwirken. Vom genauen Verständnis spezifischer Funktionen der einzelnen Faktoren sind wir aber noch weit entfernt. Neben den Arbeiten zur Analyse der Expression Metall bindender Faktoren laufen zur Zeit erste Experimente zur Detektion von Metallothioneinen in Gerstensämlingen mit einem Antikörper gegen ein Brassica-Methallothionein. Des weiteren gelang mittels hochsensitiv er Capillar-Elektrophorese erstmals der Nachweis verschiedener Phytochelatin-Formen in Cd-gestressten Gersten-Pflanzen. Zur Zeit wird untersucht, ob entwicklungs- und stressanhängig Veränderungen in diesen Mustern auftreten. Basierend auf den genannten Ergebnissen und mit den nun etablierten methodischen Ansätzen soll in der nächsten Förderperiode versucht werden, Einblicke in das komplexe Netzwerk zur stress- und entwicklungsabhängigen Regulation der Metallhomöostase und der Metallentgiftung in Pflanzen zu erhalten. - Ausgehend von ausgewählten Klonen werden mittels Überexpression und anschließender Immunisierung Antikörper hergestellt. - Die Antikörper werden eingesetzt, um zu klären, wann und wo die Proteine auftauchen. - Um eine funktionelle Zuordnung der einzelnen Faktoren im Geschehen der Schwermetall-Homöostase und der Schwermetall-Entgiftung zu ermöglichen, sollen zum einen zu definierten Zeiten und in definierten Kompartimenten der Pflanze mit den Antikörpern die spezifischen Metallbinde-Faktoren detektiert und Gehalte der Phytochelatine und Schwermetalle analysiert werden. Dazu soll auch die Einzelzell-Analytik eingesetzt werden. - Zum anderen soll die Funktion der durch die neu isolierten Schwermetall-induzierten Gene kodierten Proteine im transgenen Ansatz untersucht werden. Die transgenen Pflanzen werden auf Veränderungen in Schwermetalltoleranz bzw. Schwermetallhomöostase getestet.

Schlagworte

Protein, Schwermetall bindend
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