Interaktion eines Pflanzen-Retroelements mit Wirtsorganismen

Das genetische Material vielzelliger Organismen enthält viele Sequenzwiederholungen. Sogenannte Retroelemente bilden den Großteil dieser wiederholten Motive. Sie kodieren für Enzyme, welche die Einlagerung von Kopien des Elements an neuen Positionen im Erbmaterial vermitteln. Unser Interesse an Retroelementen bezieht sich insbesondere auf deren Fähigkeit, durch solche Neueinlagerungen genetische Veränderungen im Wirtsorganismus hervorzurufen. Da genetische Veränderungen schädlich für den Wirt sein können, wird die Neueinlagerung vermutlich strikt reguliert. Das Forschungsprojekt zielte darauf ab, herauszufinden ob, beziehungsweise wie diese Regulation stattfindet. Dieses Wissen soll helfen, die Aktivität eines Retroelements zu kontrollieren und es zur experimentellen Herstellung genetischer Veränderungen zu verwenden. Gegenstand der Untersuchungen war das pflanzliche Retroelement Tto1. Dieses Element, sowie veränderte Varianten von Tto1, wurden in das Genom der Modellpflanze Arabidopsis thaliana eingeschleust, um die Veränderungen am Element mit dessen Aktivität zu korrelieren. Normalerweise werden von Genen durch Enzyme der Zelle Kopien, sogenannte Transkripte, angefertigt, die anschließend in Eiweißmoleküle übersetzt werden. Wir fanden, dass das Retroelement Tto1 zur Herstellung von Transkripten herangezogen wird, dass diese jedoch nicht als Blaupause der Eiweißherstellung dienen können. Wenn man hingegen das von Tto1 kopierte Transkript durch Versetzen des Startpunktes vergrößert, so wird es effizient zur Herstellung der entsprechenden Eiweißmoleküle verwendet. Wir konnten folgern, dass der Wirtsorganismus die Aktivität von Tto1 durch Auswahl des Startpunktes des Transkripts kontrollieren kann. Die Identifizierung eines aktiven Transkripts erlaubte es uns, Sequenzelemente von Tto1, welche normalerweise die Herstellung von Kopien nur unter Stressbedingungen bewirken, durch andere zu ersetzen. So konnten Zwischenstufen der Vervielfältigung von Tto1 auch ohne Stressbedingungen nachgewiesen werden. Es wurden Versuche unternommen, das gewonnene Wissen auf die Kultur-pflanze Gerste (Hordeum vulgare) zu übertragen. Tto1 Konstrukte, welche in der Modellpflanze erfolgreich waren, wurden in Gerste eingebracht. Die erhaltenen Ergebnisse sollen zu weiteren Verbesserungen führen, sodass Tto1 zur Herstellung von Gerstemutanten adaptiert werden kann.