Studie an Arabidopsis thalianaRolle der Protein-Untereinheit eEF1Bγ entschlüsselt

17. März 2023, von MIN-Dekanat

Foto: UHH/Lohmann

Die Proteinuntereinheit eEF1Bγ.

Forschende des Fachbereich Biologie der Universität Hamburg haben in einer Studie an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana die Rolle der Protein-Untereinheit eEF1Bγ während des Pflanzenwachstums und der Entwicklung aufgedeckt. Die Daten bieten neue Einblicke in die Mechanismen, die eine schnelle Anpassung auf Hitzestress ermöglichen könnten und wurden in der Fachzeitschrift 'Journal of Experimental Botany' veröffentlicht.

Viele Prozesse in Organismen – zum Beispiel das Wachstum, Stoffwechsel oder Immunabwehr – werden durch das Zusammenspiel von Proteinen reguliert. Ein stabiles Gleichgewicht zwischen Synthese und Abbau der Proteine (die sogenannte Proteostase) ist überlebensnotwendig. Umweltfaktoren, wie z.B. eine erhöhte Temperatur, stören das Gleichgewicht, da die Struktur und Funktion der Proteine angegriffen wird. Die erste Reaktion aller eukaryontischen Organismen auf Hitzestress ist die globale Hemmung der Proteinbiosynthese, während zugleich spezifisch die Expression von Hitzeschockproteinen induziert wird. Zusätzlich führt Hitzestress zur Bildung von zytoplasmatischen Foci, die als Stress granules (SGs) bekannt sind. Diese Prozesse benötigen eine spezifische Regulation der Translation. Allerdings sind die genauen Mechanismen, welche die Translation während der Pflanzenentwicklung und bei Stressreaktionen (zum Beispiel Hitze und Trockenheit) koordinieren, bis heute nicht gut verstanden.

In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana (Kleine Ackerschmalwand) besteht der Translationskomplex eEF1B aus drei Untereinheiten: eEF1Bα, eEF1Bβ und eEF1Bγ. Während die Funktionen von eEF1Bα und eEF1Bβ bekannt sind, war diese von eEF1Bγ bisher noch unbekannt. In einer Studie mit Arabidopsis-Mutanten mit stark reduzierten eEf1Bγ-Proteinleveln, haben Forschende des Fachbereichs Biologie der Universität Hamburg und des Max-Planck-Instituts für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam die wesentliche Funktion der Untereinheit eEf1Bγ analysiert. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass eEF1Bg eine wichtige Rolle für die korrekte Zellteilung und Translation spielt, und somit für normales Pflanzenwachstum und eine normale Entwicklung unter Kontrollbedingungen unerlässlich ist“, sagt Dr. Magdalena Weingartner, Leiterin der Arbeitsgruppe Molekulare Pflanzenphysiologie am Fachbereich Biologie.

Weitere Experimente sollten die genaue Rolle von EF1B während der Hitze-Stressreaktion untersuchen und zeigten dass der eEF1B-Komplex mit zytoplasmatischen Foci assoziiert. Eine Möglichkeit ist, dass die schnelle Anhäufung von eEF1Bβ in Foci zum Zerfall des eEF1B-Komplexes und zur anschließenden Herunterregulierung der gesamten Translationsrate beiträgt. Alternativ könnte die Bildung von eEF1B-Foci an Mechanismen beteiligt sein, die die Translation bestimmter SG-lokalisierter Transkripte ermöglichen und somit zum Überleben bei Stress beitragen.