In Control: CDKA;1 steuert die RekombinationslandschaftWichtiger Regulator der genetischen Vielfalt entdeckt

28. Mai 2019, von Maria Latos

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Prof. Dr. Arp Schnittger

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Hamburg konnte in Studien an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand) zeigen, dass die Proteinkinase CDKA;1 einen der wichtigsten Prozesse in der Meiose reguliert. Weniger CDKA;1 Aktivität führt dabei zu weniger, mehr CDKA;1 Aktivität zu vermehrter meiotischer Rekombination. Diese Ergebnisse liefern damit auch wichtige Erkenntnisse für die Züchtung. Die Studie ist in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences erschienen.

Der Zellzyklus ist für die Fortpflanzung vieler Lebewesen von zentraler Bedeutung und wird daher von verschiedenen Faktoren reguliert. Zentrale Regulatoren sind unter anderem die sogenannten Cyclin-abhängigen Kinasen (CDKs), die eine Vielzahl anderer Proteine aktiviert, beziehungsweise inaktiviert.

Ein Team um den Entwicklungsbiologen Prof. Arp Schnittger der Universität Hamburg konnte nun zeigen, dass die Cyclin-abhängigen Kinasen CDKA;1 in der Pflanze Arabidopsis thaliana (Acker-Schmalwand) einen der wichtigsten Prozesse in der Meiose reguliert: die Bildung von meiotischen Crossovern. Als Crossover bezeichnen Genetikerinnen und Genetiker den Austausch von einander entsprechenden Abschnitten zwischen zwei Chromosomen. Dieser Vorgang führt zu Neukombinationen der genetischen Information und trägt damit zu einer größeren genetischen Vielfalt bei den Nachkommen bei. Die Biologinnen und Biologen stellten fest, dass die Senkung der Kinase-Aktivität zu einem Verlust von Crossovern führt. Umgekehrt führt eine Erhöhung der Kinase-Aktivität auch zu einer Erhöhung der Crossover-Rate. Die Entdeckung könnte damit neue Wege für die Pflanzenzüchtung aufzeigen, denn die Rate der Crossover ist in vielen Nutzpflanzen sehr gering, bzw. beschränkt auf bestimmte chromosomale Bereiche.

Neben dem Team aus Hamburg waren auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des RIKEN Center for Sustainable Resource Science, der Universität Complutense Madrid, das niederländischen Unternehmens Rijk Zwaan, der Universität Wageningen, des Leibniz-Instituts für Pflanzenbiochemie und des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie an der Studie beteiligt.