Studie zeigt, dass Schlüsselproteine ​​den Nährstofftransport in Pflanzenzellen erleichtern

Botaniker haben die Kanäle und Transporter verstanden, die an der Aufnahme und dem Transport von Nährstoffen beteiligt sind. Aber wie sind sie dort positioniert, wo sie sein müssen?

Pflanzen benötigen beispielsweise Bor, das über Moleküle, die als Borsäurekanal bekannt sind, in die Zellen aufgenommen wird. Doch wie gelangen die Proteine, die den Kanal bilden, zur Plasmamembran?

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Junpei Takano von der Graduate School of Agriculture der Osaka Metropolitan University hat eine mutierte Linie von Arabidopsis thaliana identifiziert, bei der Borsäurekanäle nicht ordnungsgemäß zur Plasmamembran transportiert werden. Die Ergebnisse werden im veröffentlicht Zeitschrift für experimentelle Botanik.

Die Ursache war ein KAONASHI3 (KNS3)-Proteinmangel; Der Name Kaonashi (japanisch für „gesichtslos“) wurde 2008 von einem Forschungsteam unter der Leitung von Sumie Ishiguro, außerordentlicher Professor an der Universität Nagoya, vergeben, der auch Autor der aktuellen Studie war.

Eine detaillierte Untersuchung des Transportprozesses von Borsäurekanälen ergab, dass KNS3 und homologe Proteine ​​namens KNSTH1 und KNSTH2 wahrscheinlich einen Proteinkomplex bilden. Diese Komplexe helfen dabei, Borsäurekanäle vom endoplasmatischen Retikulum zum Golgi-Apparat und dann zur Plasmamembran zu bewegen.

Darüber hinaus weist der Pollen von Arabidopsis thaliana normalerweise eine Oberfläche mit Mustern wie Melonenschale auf, aber dieses Muster verschwindet – wird gesichtslos – in Mutantenstämmen, denen die proteinkodierende Funktion des KNS3-Gens fehlt, das an der Bildung des Pollenexins beteiligt ist. Diese Eigenschaft könnte auf den abnormalen Transport eines anderen Proteins als des Borsäurekanals zurückzuführen sein.

„Basierend auf dem in dieser Studie enthüllten Mechanismus des intrazellulären Membranproteintransports könnten Pflanzen die Nährstoffaufnahme und die Pollenstruktur regulieren, indem sie den intrazellulären Transport spezifischer Proteine ​​über den KNS3-KNSTH1-KNSTH2-Komplex regulieren“, sagte Professor Takano. „Unsere Ergebnisse könnten dazu beitragen, Möglichkeiten aufzudecken, den Düngemittelbedarf zu reduzieren und gleichzeitig die Ernteerträge zu verbessern.“