Entschlüsselung der Chloroplast-Unfolded-Protein-Antwort

Vor Milliarden von Jahren ging ein photosynthetisches Bakterium eine symbiotische Partnerschaft mit einer primitiven Wirtszelle ein, aus der sich schließlich das entwickelte, was wir heute als Chloroplast kennen. Diese uralte Partnerschaft versorgt durch Photosynthese noch immer das Leben auf der Erde mit Energie. Allerdings sind Chloroplasten dadurch auch auf eine ständige Kommunikation mit dem Rest der Zelle angewiesen. Wenn Chloroplasten durch übermäßiges Licht, Hitze oder innere Schäden gestresst sind, senden sie ein molekulares Gefahrensignal an den Zellkern das Kontrollzentrum der Zelle , woraufhin dieser ein Schutzprogramm aktiviert. Dieses Programm wird als Chloroplast Unfolded Protein Response (Chloroplasten-Protein-Entfaltungsreaktion) bezeichnet. Doch was genau ist das Gefahrensignal des Chloroplasten? Wie wird es ausgelöst, und wie überquert es die Zellgrenzen, um den Zellkern zu erreichen? Um diese Fragen zu beantworten, nutzt unser Team einen besonders geeigneten Modellorganismus: Chlamydomonas reinhardtii. Diese einzellige Grünalge bietet das Beste aus beiden Welten sie ist experimentell so gut zugänglich wie ein Mikroorganismus, hat aber dennoch viele wesentliche Merkmale mit Pflanzenzellen gemeinsam. Sie verfügt über einen großen Chloroplasten, ein Chloroplastengenom, das leicht modifiziert werden kann, und ein Kerngenom, das nur in einer einzigen Kopie vorliegt ideal, um die Auswirkungen spezifischer genetischer Veränderungen genau zu bestimmen. Im Gegensatz zu Landpflanzen ist Chlamydomonas nicht auf Photosynthese angewiesen, um zu überleben. Zusammen machen diese Eigenschaften Chlamydomonas einzigartig geeignet für die Erforschung von Chloroplastenstress, die bei komplexeren Organismen einfach nicht möglich ist. Durch die Entschlüsselung der Chloroplast Unfolded Protein Response will unser Projekt aufzeigen, wie sich der Chloroplast ursprünglich ein frei lebendes photosynthetisches Bakterium zu einem hochentwickelten zellulären Kommunikator entwickelt hat. Damit hofft unser Team, neue Prinzipien der zellulären Kommunikation und der Organellensignalisierung aufzudecken Erkenntnisse, die eines Tages dazu beitragen könnten, dass sich Pflanzen besser an Umweltstress in einem sich wandelnden Klima anpassen können.