Pflanzenzellen gleichen einer Dockingstation: Ständig wollen Nährstoffe, Signalmoleküle oder Viren in die Zellen hinein. Aber nicht alle werden durchgelassen. Ein Forscherteam um Staffan Persson vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Golm hat nun einen bisher unbekannten Proteinkomplex identifiziert, der bei diesem Prozess eine wichtige Rolle als Türsteher spielt. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forscher im Fachmagazin Cell (2014, Bd.156, S. 691).

Der Prozess der Endozytose ist einer der wichtigsten Mechanismen, mit dem Zellen - egal ob bei Tieren oder Pflanzen -  Stoffe aufnehmen. Er ist essentiell für Zellkommunikation, Signalweiterleitung, Nährstoffaufnahme und bei Pflanzen außerdem für die korrekte Gestaltbildung. Beim Menschen können Defekte in der Endozytose zahlreiche Krankheiten auslösen oder tödlich sein. Die Potsdamer Forscher haben nun bei Pflanzen einen ganz neuen Mitspieler in diesem Prozess entdeckt: den sogenannten TPLATE-Komplex. Diese intrazellulären Adapterproteine agieren dabei als eine Art Türsteher und besteht aus acht Proteinen. Nur wer von ihnen akzeptiert wird, hat eine Chance auf Einlass. Wenn Rezeptoren ein Molekül auf der Zelloberfläche erkennen, aktivieren sie die Adapterproteine, beispielsweise über Veränderungen ihrer räumlichen Struktur. Diese rekrutieren weitere Proteine, die dabei helfen, die Zellmembran einzustülpen (Clathrine) und abzuschnüren (Dynamine), damit Vesikel entstehen, innerhalb derer die Moleküle in die Zelle hineingelangen.

„Wenn wir die DNA-Sequenzen der acht Proteine mit Sequenzen aus Tier- oder Hefezellen abgleichen, erhalten wir kaum Übereinstimmungen und wenn, dann nur mit Proteinen, die gar nicht an der Endozytose beteiligt sind“, berichtet Clara Sánchez, eine der Erstautorinnen der Studie. Den TPLATE-Komplex hat sich die Evolution offenbar also eigens für die Pflanzen ausgedacht. Für die Forscher ist das überraschend, denn andere Mitspieler - wie die dreizackigen Clathrine - finden sich überall im Tier- und Pflanzenreich.
Die Forschung an Tier- und Hefezellen hat bereits viel Wissen über das komplexe Zusammenspiel der Moleküle bei der Endozytose angehäuft. Die Pflanzenwissenschaften haben hier noch Nachholbedarf, was unter anderem mit der pflanzlichen Zellwand zusammenhängt, die die mikroskopische Beobachtung der Endozytose erschwert. „Erst seitdem wir mit neuen Mikroskopen arbeiten, können wir die Aufnahme von Molekülen in die Zelle wirklich beobachten“, so Persson

Zudem mussten die Wissenschaftler Pflanzen züchten, bei denen die Defekte gezielt an- und abgeschaltet werden können, da Veränderungen im TPLATE-Komplex für die Pflanzen meist tödlich sind. Als nächstes wollen die Forscher herausfinden, welche Stoffe vom TPLATE-Komplex erkannt werden. „Uns interessiert außerdem, warum die Evolution bei Pflanzen einen so anderen Weg eingeschlagen hat, um Moleküle in Zellen aufzunehmen“, erklärt Persson.

bb