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Chloroplasten sind Organellen, die in den Pflanzenzellen für die Photosynthese zuständig sind und zur Gruppe der Plastiden gehören. Eine Besonderheit der Plastiden ist deren Fähigkeit, sich im Laufe des Pflanzenwachstums und in Reaktion auf Umweltbedingungen in unterschiedliche Plastidentypen umzuwandeln. So etwa die Umwandlung von Chloroplasten in hochpigmentierte Chromoplasten während der Reifung von Früchten. Bei Nutzpflanzen, wie beispielsweise Tomaten, sorgt diese Veränderung für die Verfärbung der Früchte von grün zu rot.
Die Entwicklung der Chloroplasten und anderer Plastiden ist jedoch vom Import von Eiweißen (Proteinen) aus dem Zellinneren, dem sog. Cytosol, abhängig.
Proteinkomplexe als Schlüssel für den Reifungsprozess
Der Import von Proteinen wird durch spezielle Proteinkomplexe (TOC) aktiv geregelt. Sie stellen eine Art Tor für Proteine dar. Diese Proteinkomplexe sitzen in der äußeren Membranhülle der Chloroplasten und kontrollieren quasi wie „Wächter“, welche Proteine in die Chloroplasten eindringen dürfen. Dieser Selektionsweg beeinflusst die Gesamtheit der Proteine in den Chloroplasten, dass Chloroplasten-Proteom und somit deren Entwicklung. Die Forscher entdeckten nun, dass über den Abbau der TOC-Proteinkomplexe auch Entwicklungs- und Alterungsprozesse der Chloroplasten gesteuert werden.
Neu ist auch die Erkenntnis, dass ein bestimmtes Protein (eine Ubiquitin E3 Ligase) an bestimmte Proteinkomplexe der äußeren Chloroplastenmembran (TOC) bindet. Dadurch werden also auch Komponenten der Chloroplastenmembran markiert und abgebaut, die den Import von Proteinen aus dem Cytosol regulieren. Auf diese Weise kann der Import in die Chloroplasten aktiv beeinflusst werden. Dass auch Entwicklungsprozesse der Chloroplasten durch das UPS gesteuert werden, war für die Forscher neu.
Praktischer Nutzen
Könnte man also die Entwicklung der Chloroplasten gezielt steuern, wäre man in der Lage den Zeitpunkt der Reifung der Früchte zu beeinflussen. Gelänge dies, wäre diese Forschungsleistung auch von praktischem Nutzen für die Landwirtschaft. Die Universität Leicester hat bereits ein Patent auf die Forschung angemeldet. Denn oft werden Früchte durch den fortschreitenden Reifungsprozess ungenießbar, bevor sie den Endverbraucher erreichen. Durch die wachsende Weltbevölkerung kann hier angesetzt werden, um die Nahrungsversorgung zu sichern. Eine Hoffnung ist es, durch die Regulierung der Reifung die Nahrungsmittelverschwendung zu verringern.
Quelle: Pflanzenforschung.de
