2021_03: Evolutionäres Rätsel gelöst

Was war die Frage hinter dieser Arbeit? Einer der Bausteine der Mikrotubuli, ein zentrales Element des Zellskeletts, was Wachstum und Teilung von Pflanzenzellen ausrichtet, α-Tubulin wird am einen Ende durch das Enzym TTC "angeknabbert", so dass eine verkürzte Version des Proteins entsteht. Das abgespaltene Teil, die Aminosäure Tyrosin, kann durch ein anderes Enzym TTL wieder angefügt werden. Die Bedeutung dieses seltsamen Ringelreihens ist unklar - da aber alle Tubuline von allen Lebensformen an ihrem Ende ein Tyrosin tragen, scheint es wichtig zu sein.

Wie sind wir die Frage angegangen? Wir haben nun die TTL aus Reis in Reis und in Tabakzellen durch Gentechnik hochgefahren, um nach Veränderungen zu suchen. Dann haben wir untersucht, wie sich Wachstum und Entwicklung verändern. Gleichzeitig haben wir mit einem von uns entwickelten Verfahren die beiden Tubulinformen (also mit und ohne das endständige Tyrosin) gereinigt und gemessen.

Was kam heraus? Wenn man die Ligase hochfährt, sollte eigentlich mehr "angeknabbertes" Tubulin wieder mit einem Tyrosin vervollständigt werden. Wir beobachten jedoch das Gegenteil - es entsteht mehr und nicht weniger detyrosiniertes Tubulin. Das Enzym tut also genau das Gegenteil dessen, was zu erwarten war, es verhält sich als TTC. Auf zellulärer Ebene geht damit einher, dass bei der Zellteilung die Querwände schief oder wellig eingefügt werden. Diese Beeinträchtigung der Teilung hat zur Folge das die Wurzeln der transgenen Reispflanzen langsamer wachsen. Haben wir in Wirklichkeit die seit 30 Jahren vergeblich gejagte TTC gefunden?

Veröffentlichung 163. Zhang K, Durst S, Zhu X, Hohenberger P, Han MJ, An GH, Sahi V, Riemann M, Nick P (2021) A rice tubulin tyrosine ligase‐like 12 protein affects the dynamic and orientation of microtubules. J Int Plant Biol 63, 848-864 - pdf