Kampf gegen Krankheitserreger: Pflanzengenetikern aus Halle gelingt entscheidender Durchbruch / Forscher entschlüsseln den Code, den Bakterien verwenden, um Nutzpflanzen zu manipulieren

Magdeburg (ots) - Xanthomonas heißt der bakterielle
Krankheitserreger, der in Asien, Amerika und vielen anderen
warm-feuchten Klimagebieten jedes Jahr zu hohen Ernteverlusten führt.
Er befällt wichtige Kulturpflanzen wie Reis, Paprika, Tomaten und
Zitrusfrüchte, indem er die Gene dieser Pflanzen manipuliert. Wie der
Erreger das macht, haben Biologen der Martin-Luther-Universität
Halle-Wittenberg (MLU) jetzt herausgefunden. In "Science Express",
der aktuellen Onlineausgabe des renommierten "Science"-Magazins,
lüften sie das Geheimnis um den speziellen Code, den Xanthomonas zur
Genmanipulation nutzt. Die Kenntnis des Codes ist für die Züchtung
resistenter Pflanzen von entscheidender Bedeutung.

Die zukunftsweisende Entdeckung besitzt zudem besonders in der
Biotechnologie hohes Anwendungspotenzial. "Mithilfe der Studie können
erstmals Faktoren entwickelt werden, um beliebige Pflanzengene
spezifisch zu regulieren", sagt der Hauptautor des
"Science"-Beitrags, Dr. Jens Boch. "Wir müssen noch zeigen, ob das
entdeckte Prinzip nur in Pflanzen funktioniert oder auch auf Tiere
und Menschen übertragen werden kann", so Boch.

Die Wissenschaftler vom Institut für Biologie der MLU entdeckten
ein neues, einzigartiges Muster, nach dem sich Proteine des Erregers
an die Erbsubstanz (DNA) einer Pflanze binden. "Das funktioniert ein
wenig wie das Reißverschlussprinzip: In der richtigen Kombination
agieren diese Proteine ganz gezielt mit der Erbsubstanz im Zellkern
der Pflanze", erklärt Prof. Dr. Ulla Bonas, Leiterin der Abteilung
für Pflanzengenetik. Mithilfe des bislang unbekannten Musters können
erstmals Proteine hergestellt werden, die bestimmte Bereiche der DNA
ansteuern.

"Bislang war es unmöglich, ein Protein zu bauen, das genau an eine
bestimmte Sequenz der DNA bindet", betont Bonas. In ihrem Beitrag auf
"Science Express" und in einer späteren Veröffentlichung in der
Printausgabe des "Science"-Magazins beweisen die halleschen Forscher,
das genau dies nun möglich ist.

Xanthomonas nutzt eine ausgeklügelte Strategie, um seine
Wirtspflanze zu besiedeln. Direkt in die Pflanzenzelle injiziert der
Erreger Proteine, die bis in den Zellkern vordringen, um dort die
Aktivität pflanzlicher Gene zu manipulieren. Eine große und
bedeutende Gruppe dieser Proteine sind die sogenannten
TAL-Effektoren. Wie TAL-Effektoren exakt jene Zielgene der Pflanze
erkennen, auf die sie anschließend einwirken, war bisher ein Rätsel.
Zu ihrem Erstaunen fanden die Wissenschaftler der MLU Dr. Jens Boch
und Dr. Sebastian Schornack eine direkte Korrelation zwischen
einzelnen Modulen in den Effektoren und den DNA-Bausteinen vor. "Das
Prinzip ist sehr simpel und deshalb auch sehr elegant. Eine Serie von
Modulen in TAL-Proteinen passt genau zu einer entsprechenden
DNA-Bausteinabfolge", erklärt Boch. Die Kenntnis des Codes erlaubt
nun Vorhersagen darüber, wie Xanthomonas Pflanzenkrankheiten auslöst
und ermöglicht dadurch die Züchtung resistenter Pflanzen. Die
einzigartige modulare Bauweise ermöglicht es weiterhin, Proteine mit
beliebiger DNA-Bindung im Labor herzustellen. Seit 20 Jahren forscht
die Abteilung Pflanzengenetik am Institut für Biologie der MLU unter
Leitung von Prof. Dr. Ulla Bonas über die Wechselwirkungen zwischen
Xanthomonas und seinen Wirtspflanzen Paprika und Tomate. Sie
initiierte die Untersuchungen über den Erreger, die nun zur
Entschlüsselung des Codes führten. Bereits 2007 konnten Bonas und
ihre Mitarbeiter in zwei "Science"-Publikationen zeigen, dass das
entsprechende Protein mit dem Namen AvrBs3 an DNA bindet. Finanziell
wurden die Wissenschaftler der MLU von der Deutschen
Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP
1212 und des Sonderforschungsbereichs 648 unterstützt. Der Science
Beitrag ist ab Donnerstag, 29. Oktober 2009 online einsehbar unter:
http://www.sciencexpress.org

Bildmaterial können Sie bestellen unter: pr@uni-halle.de

Diese Pressemitteilung wurde durch den Frühaufsteher-Themendienst
der Standortkampagne "Sachsen-Anhalt. Wir stehen früher auf"
veröffentlicht.

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Originaltext: IMG - Investitions- und Marketinggesellschaft Sachsen-Anhalt mbH
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Dr. Jens Boch
Institut für Biologie
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E-Mail: jens.boch@genetik.uni-halle.de