Jeff-Schell-Preis für Entdeckungen im Bereich mobiler kleiner RNAs und Protein-Interaktionslandschaften

Max-Planck-Institut ehrt Dr. Jiali Zhu und Hanne Zillmer für herausragende Leistungen in der Pflanzenwissenschaft

Der Jeff-Schell-Preis wird jährlich im Rahmen einer feierlichen Zeremonie vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm verliehen. In diesem Jahr ehrt das Institut zwei junge Wissenschaftlerinnen, Dr. Jiali Zhu und Hanne Zillmer, für ihre herausragenden Beiträge zur Pflanzenfortpflanzung sowie zur computergestützten Molekularbiologie. Der von Targenomix gesponserte Preis würdigt Nachwuchsforscherinnen und -forscher, die bedeutende Entdeckungen in der Pflanzenforschung erzielt haben.

Dr. Jiali Zhu entdeckte Kommunikationswege kleiner RNAs, die die Fruchtbarkeit von Pflanzen steuern

In ihrer jüngsten Arbeit entdeckte Jiali Zhu eine bisher unbekannte Klasse mobiler kleiner RNAs, die über große Entfernungen aus mütterlichen Pflanzengeweben in den sich entwickelnden Pollen transportiert werden. Diese sRNA-Moleküle fungieren als wichtige Signale für die normale Pollenreifung und die erfolgreiche Samenbildung und enthüllen damit einen bisher unbekannten Kommunikationsweg zwischen mütterlichen Geweben und dem männlichen Fortpflanzungssystem.

Diese Erkenntnis revidiert das derzeitige Modell der pflanzlichen Fortpflanzungsregulation grundlegend. Bislang ging man davon aus, dass die für die Pollenentwicklung erforderlichen kleinen RNAs lokal innerhalb der Fortpflanzungsgewebe produziert werden. Zhus Arbeit zeigt, dass wichtige Regulationssignale stattdessen in entfernten mütterlichen Geweben entstehen und in den Pollen transportiert werden können, wo sie die Genaktivität und Fruchtbarkeit direkt regulieren.

Über Dr. Jiali Zhu

Jiali Zhu ist derzeit Postdoktorandin in der Gruppe „ Epigenetische Mechanismen der pflanzlichen Reproduktion“ unter der Leitung von Prof. Dr. Claudia Köhler am Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie. Sie erwarb 2014 ihren Bachelor-Abschluss in Gartenbau an der Northwest Agriculture & Forestry University in China. Anschließend zog sie nach Südkorea, wo sie 2020 am Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology und am Institute of Basic Science promovierte.

Jiali Zhus Forschung deckt einen bisher unbekannten Kommunikationsweg zwischen mütterlichen Pflanzengeweben und sich entwickelndem Pollen auf und verändert damit grundlegend unser Verständnis der Fortpflanzungsregulation bei Blütenpflanzen.

Hanne Zillmer kartiert evolutionäre Trends bei Protein-Metabolit-Wechselwirkungen mithilfe von KI-gestützter Strukturbiologie

Hanne Zillmers Forschung konzentriert sich auf Protein-Metabolit-Wechselwirkungen, bei denen kleine Moleküle durch nichtkovalente Kräfte wie Wasserstoffbrückenbindungen an spezifische Stellen auf der Proteinoberfläche binden. Mithilfe von KI-basierten Strukturvorhersagetools wie AlphaFold analysierten sie und ihre Kollegen Bindungsstellen im Proteom von 11 Arten, darunter Mensch und Arabidopsis, und ermöglichten so eine groß angelegte vergleichende Analyse, die zuvor nicht möglich war.

Ihre Ergebnisse zeigen ein auffälliges evolutionäres Muster: Während die Anzahl der Proteine mit der Komplexität des Organismus zunimmt, wächst die Anzahl der unterschiedlichen molekularen Interaktionsstellen nicht proportional dazu. Dies deutet auf Einschränkungen oder einen begrenzten Bedarf an strukturellen Neuerungen bei Protein-Metabolit-Wechselwirkungen hin.

Ihre Arbeit beleuchtet sowohl die Möglichkeiten als auch die aktuellen Grenzen der KI-gestützten Strukturbiologie, insbesondere bei pflanzenbezogenen Forschungsfragen, und trägt zum Verständnis bei, wie computergestützte Werkzeuge die moderne Molekularbiologie neu gestalten.

Über Hanne Zillmer

Zillmer promoviert derzeit in der Gruppe „Bioinformatik“ unter der Leitung von Prof. Dr. Dirk Walther. Sie studierte Molekularbiologie und Angewandte Bioinformatik an der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz. Vor ihrer Promotion arbeitete sie im Bereich Softwaresysteme bei BioNTech, bevor sie in die akademische Forschung zurückkehrte.

Ihre Forschung verbindet computergestützte Biologie mit Methoden der Strukturvorhersage, um aufzudecken, wie sich Proteinbindungsstellen über Arten hinweg entwickeln.

Jeff Schell revolutionierte die Pflanzenforschung

Jozef Stefaan (Jeff) Schell (1935–2003) war ein belgischer Molekularbiologe, der das Gebiet der Pflanzenbiotechnologie grundlegend veränderte. Er studierte Zoologie und Mikrobiologie an der Universität Gent, wo er später von 1967 bis 1995 als Professor tätig war. Von 1978 bis 2000 leitete er die Abteilung für Molekulare Grundlagen der Pflanzenzüchtung am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung in Köln.

Schell war einer der Pioniere der Biotechnologie. Seine Arbeiten zu Pflanzen-Mikroben-Interaktionen führten zu der Entdeckung, dass das Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens DNA in Pflanzengenome übertragen kann. Dieser Durchbruch legte den Grundstein für die Pflanzengenetik und ermöglichte den gezielten Gentransfer sowie die Funktionsanalyse von Pflanzengenen. Seine Beiträge sind nach wie vor von grundlegender Bedeutung für die moderne Pflanzenbiologie und die landwirtschaftliche Biotechnologie.

Der Jeff-Schell-Preis wurde durch eine großzügige Spende von Targenomix ermöglicht.