Auxin steuert seinen eigenen Transport über Actin

Actin und Auxin beeinflussen sich wechselseitig. Dies konnten wir mithilfe von transgenen Reispflanzen zeigen.

Veröffentlichung

75. Nick P, Han M, An G (2009) Auxin stimulates its own transport by actin reorganization. Plant Physiology 151, 155-167 (selected for the Faculty of 1000, 21.10.2009) (78 Zitate, Stand 27.09.2019) - pdf

 

Worum geht es?

Actin ist der Baustein unserer Muskeln. Wozu Pflanzen Muskelproteine bilden, ist zunächst einmal unklar. Nach einigen Jahren Arbeit fanden wir heraus, dass es einen Zusammenhang zwischen der Organisation von Actin und der Steuerung des Wachstums gibt. In wachsenden Zellen sind die Actinfilamente fein aufgefasert, in Zellen, die nicht wachsen, dagegen zu dicken Kabeln gebündelt. Um das besser verstehen zu können, haben wir in Kooperation mit Kollegen in Korea transgene Reispflanzen erzeugt, bei denen die Actinfilamente durch Überexpression des Proteins Talin dauerhaft gebündelt sind. Dieses Protein kommt in Pflanzen natürlicherweise nicht vor, ist aber in Säugerzellen für die Bündelung von Actin verantwortlich und wurde mit dem fluoreszenten Protein YFP (yellow fluorescent protein) markiert. Wir erhielten unterschiedliche Linien, die mehr oder weniger Talin-YFP produzierten. Wenn die Pegel sehr gering waren, konnten wir leuchtende, feine Stränge von Actin beobachten, die sich recht dynamisch verhielten, was mit einem recht normalen Verhalten dieser Pflanzen verbunden war. Wenn aber höhere Mengen von Talin-YFP gebildet wurden, fanden wir dicke Actinbündel, die "Muskeln der Pflanze" waren gleichermaßen in Daueranspannung. Pflanzen mit einem solchen "Muskelkrampf" hatten dann auch ziemliche Schwierigkeiten mit dem Wachstum und waren zum Beispiel nicht in der Lage, sich in Antwort auf die Schwerkraft auszurichten. Diese Gravitropismus genannte Reaktion benötigt einen gut funktionierenden Transport des Pflanzenhormons Auxin. Wir prüften nun, ob der Auxintransport gestört war, indem wir in die Spitze von Keimlingen radioaktiv markiertes Auxin fütterten und dann die auf der anderen Seite ankommende Menge an Radioaktivität bestimmten. In der Tat war der gentechnisch ausgelöste "Muskelkrampf" mit einem stark verminderten Transport von Auxin verbunden. Durch künstliche Zugabe von Auxin konnten wir in diesen Pflanzen jedoch die normale Organisation von Actinfilamenten wiederherstellen. Wie erwartet, konnten wir damit auch den Auxintransport wieder "heilen".

Die Arbeit zeigt also, dass Auxin über Steuerung des Actinskeletts seinen eigenen Transport steuern kann.