Arbeitsgruppenleiter

Dr. Reimo Zoschke
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AG Zoschke im Oktober 2016. Bild vergrößern
AG Zoschke im Oktober 2016.

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Translationsregulation in Pflanzen

Translationsregulation in Pflanzen

Die Arbeitsgruppe um Dr. Reimo Zoschke analysiert die Funktion und Regulation der Proteinbiosynthese in Pflanzen. Der Fokus liegt dabei auf den Plastiden, den Zellorganellen der Pflanzen, die Sonnenlicht in chemische Energie umwandeln. Um die Besonderheiten der plastidären Translation zu verstehen, werden Regulationsmechanismen der Proteinbiosynthese analysiert und daran beteiligte Faktoren identifiziert und charakterisiert.

Die Genexpression besteht aus mehreren Schritten. Zunächst wird die DNA eines Gen abgelesen und ein messenger RNA-Molekül (mRNA) gebildet. Diese mRNA wird dann in ein Protein übersetzt. Dieser finale Schritt der Genexpression heißt Translation. Während der Translation wird die genetische Information von mRNAs in Polypeptide, lange Ketten aus Aminosäuren, übersetzt aus denen letztlich funktionelle Proteine hervorgehen, die alle zellulären Prozesse beeinflussen. Damit kommt der Translation eine entscheidende Bedeutung in der Regulation der Genexpression zu. Ribosomen spielen hierbei eine wichtige Rolle. Sie sind die Proteinsynthese-Fabriken der Zelle, die die einzelnen Aminosäuren zu Polypeptiden verknüpfen.

Unsere Arbeitsgruppe interessiert sich für die Funktion und die Regulation von Ribosomen in der Proteinbiosynthese. Hierbei möchten wir verstehen, wie die Translation spezifischer mRNAs an- bzw. abgeschaltet wird und welche Faktoren daran beteiligt sind. Ein Hauptaugenmerk unserer Forschung liegt auf der Analyse der plastidären Translation und ihrer Koordination mit der Proteinbiosynthese im Cytosol und den Mitochondrien.   
Bedingt durch ihren Ursprung als ehemals freilebende Bakterien, besitzen Plastiden ein eigenes Genom und eine Translationsmaschinerie. Die plastidäre Translation ist unverzichtbar für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen und spielt eine entscheidende Rolle in der Anpassung an variable Umweltbedingungen. Dennoch gibt es bislang keine hochauflösenden und globalen Daten zur Regulation der plastidären Translation z.B. während der Anpassung an veränderte Wachstumsbedingungen.   
Die neue Methode des ribosome profiling erlaubt die quantitative und genomweite Analyse der Translation. Ribosomen hinterlassen während der Translation „Fußabdrücke“ auf der mRNA. Dies ermöglicht eine globale und hochauflösende Kartierung der Positionen aktiver Ribosomen. Über diesen Ansatz ist erstmals die genomweite Untersuchung der Translationsaktivität möglich. Wir nutzen diese Methode für die Untersuchung der plastidären Translation. Mit Hilfe von ribosome profiling und anderen innovativen Methoden untersuchen wir Eigenheiten der plastidären Translation sowie ihrer Regulation in den Modellpflanzen Tabak und Ackerschmalwand (Arabidopsis tahliana).

 
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