Schub für die Protein- und Pflanzenforschung an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat den neuen Sonderforschungsbereich (SFB) 1664 „Diversität pflanzlicher Proteoformen – SNP2Prot“ bewilligt. Rund 12,5 Mio. Euro erhält die Universität dafür in der ersten Förderperiode, die knapp vier Jahre dauert.

Wie wirken sich kleine Veränderungen im Erbgut aus?

Im Zentrum der Forschungsprojekte steht die Frage, wie winzige Veränderungen im Erbgut – sogenannte Punktmutationen oder Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) – in großem Ausmaß zur genomischen Vielfalt beitragen. Diese SNPs führen zu unterschiedlichen Proteoformen, also zu verschiedenen Formen eines Proteins, die wiederum Pflanzen bei der Anpassung an verschiedene Umweltbedingungen helfen können.

Beteiligt an dem neuen SFB sind neben der MLU das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), das Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie (IPB) und die Universität Leipzig. „Die Proteinbiochemie und die Pflanzenforschung gehören zu den wissenschaftlichen Schwerpunkten der Martin-Luther-Universität. Hier leisten unsere Forschenden jeweils hervorragende Arbeit. Der neue SFB hebt ihre Arbeit nun auf ein noch höheres Level“, sagt MLU-Rektorin Claudia Becker. Die DFG hat alle 17 beantragten Teilprojekte des SFB bewilligt. Teil davon ist ein integriertes Graduiertenkolleg für bis zu 27 Promovierende. Hinzu kommen neun weitere Stellen für Postdocs.

Wie Mutationen die Proteinstruktur beeinflussen

Thematisch verknüpft der SFB 1664 die Protein- und Pflanzenforschung: Im Zentrum stehen winzige Veränderungen im Erbgut der Pflanzen, die mitunter erhebliche Folgen haben. Bei der Gerste verändert etwa eine Mutation an einer einzigen Stelle im Erbgut den Zeitpunkt, wann die Pflanzen blühen. Der Grund: Das Erbgut der Pflanze fungiert als Bauanleitung für Proteine, die alle wichtigen Prozesse der Pflanze steuern. Eine einzige Abweichung im genetischen Code kann die Struktur eines Proteins verändern und so zu anderen Eigenschaften führen. „Im Detail ist noch zu wenig darüber bekannt, welchen Einfluss diese natürlich auftretenden Mutationen auf die Struktur von Proteinen und so auf deren Funktion haben“, sagt der Pflanzenwissenschaftler und SFB-Sprecher Marcel Quint von der MLU.

Auch Strukturbiologie und Bioinformatik im Einsatz

Für die Forschung kommen Methoden aus Pflanzen- und Strukturbiologie, Biochemie und Bioinformatik zum Einsatz. Ein tieferes Verständnis dieser natürlich auftretenden Punktmutationen sowie ihrer Folgen ist für viele Bereiche relevant: „Wir wollen verstehen, was die Natur macht, um dieses Wissen in einem späteren Schritt gezielt einzusetzen“, sagt Quint. Davon profitieren könnte zum Beispiel die Pflanzenzüchtung, wenn es darum geht, Nutzpflanzen gegen die Folgen des Klimawandels zu wappnen. Die Ergebnisse könnten auch dabei helfen, die Produktion pflanzlicher Inhaltsstoffe zu verbessern.

pg