Teil I. Proteine
Proteinfaltung, Proteinabbau, Proteinsortierung, Membrantransport Teil II. Wachstum und Entwicklung
1. Frühe Keimlingsentwicklung: Photomorphogenese = De-Etiolierung 2. Zellwachstum
3. Stammzellen und Zellteilung
4. Signalperzeption und –tranduktion 5. Reproduktion
6. Wurzelentwicklung
Teil III. Entwicklung von Pflanzen in Anpassung an abiotischen Stress 1. Anpassungen an Überflutung
Literatur:
Taiz & Zeiger ‘Pflanzenphysiologie’
Buchanan, Gruissem, Jones „Biochemistry and Molecular Biology of Plants“.
Vorlesung biol 130 „Entwicklungsbiologie der Pflanzen“
Prof. Dr. Margret Sauter
Skript Teil II
Proteinmodifikation: Bildung von Disulfidbrücken
Polypeptid
falsche Disulfidbrücke
PDI
richtige
Disulfidbrücke
Proteinfaltung im Cytoplasma
Klasse I Chaperone Hsp70
Klasse II Chaperone Hsp60
Übergabe an Hsp60 Faltung ohne Beteilgung
weiterer Chaperone
gefaltetes Protein
gefaltetes Protein
Proteinfaltung im Cytoplasma und am ER
SRP
Signalsequenz
Wechselwirkung mit Chaperonen im ER
gefaltetes Protein
im ER
mRNA mRNA
keine Signalsequenz NAC
mRNA mRNA
Hsp70 + ADP
Einige Proteine müssen durch den TRiC Komplex gefaltet werden.
TRiC Komplex
gefaltetes Protein im Cytoplasma
gefaltetes Protein im Cytoplasma
SRP Rezeptor 5‘
5‘
5‘
5‘
3‘
3‘ 3‘
3‘
Membranproteine
Typ I Typ II Typ III
Cytosol
extra-
cytosolisch
E1 = Ubiquitin-aktivierendes Enzym E2 = Ubiquitin-konjugierendes Enzym E3 = Ubiquitin-ligierendes Enzym
Proteinabbau über Ubiquitinierung
Zielprotein
Proteinabbau über Ubiquitinierung
26S Proteasom
1. Entfaltung und Spaltung des Protein/Ubiquitin-
Komplexes.
2. Abbau des Zielproteins und Dissoziation des Proteasoms
19S Proteasom
20S Proteasom Protein/Ubiquitin-
Komplex
Proteinabbau im Proteasom
ClpP besteht aus zwei Ringen,
die aus je 7 Proteinen aufgebaut sind.
ClpP ist eine Ser Protease.
ClpA ist eine ATPase welche die Proteaseaktivität von ClpP aktiviert.
ClpA ClpP
ClpAP
Proteinabbau in Plastiden
Kern Vakuole
rauhes ER ER Proteine
werden zurück- transportiert
cis- Golgi medialer
Golgi trans-
Golgi
Cytosol
TGN = Trans-Golgi-Netzwerk Transport-
vesikel Clathrin-
vesikel
Zellwand/Apoplast Plasmamembran
Tonoplast
ER-Proteine
prävakuoläres Kompartiment (Endosom)
Endocytose Exocytose
Sekretorischer
Vesikeltransport
ER
COP I-Vesikel
retrograder Transport
Golgi
anterograder Transport
COP II-Vesikel
Vesikeltransport zwischen ER und Golgi
Mechanismus der Vesikelbindung Rab = GTPase
v-SNARE
t-SNARE
SNARE = SNAP Rezeptor
SNAP = soluble NSF attachment factor
(lösliches NSF-Bindeprotein)
NSF = N-Ethylmalemid-sensitiver Faktor
Glykosylierung von ER Proteinen
ER Cytosol
Glucosidase
Transport von Speicherprotein
in Speichervakuolen
Kernimport
TRP = Transkriptions-regulatorisches Protein = Transkriptionsfaktor NLS = Kernlokalisationssignal = nuclear localization signal
TRP-anchor = TRP-Anker
Cytosol Kern
Tic
Stroma
Abspaltung der Transitsequenz
Intermembranraum Toc
Faltung und Assemblierung
innere Plastidenmembran äussere Plastidenmembran
Abspaltung der Transitsequenz Signalsequenz für das
Lumen
GTP
Toc
Tic
Kyte-Doolittle-Plot eines K
+Kanals
Topologie des K
+Kanals Charakterisierung von Membranproteinen
über Hydropathie-Analyse
Vakuoläre Ca
2+-ATPase:
ABC Transporter:
Walker Motiv A:
GxxxxGK
ST Walker Motiv B:RK
xxxGxxxL
gefolgt von 3 hydrophoben AS
Spannungsabhängiger K
+Kanal
Porenbereich
Calcium-regulierter K
+Kanal
Kanalaktivitäten in Stromazellen:
ABA-induzierter Stomaschluß
Tonoplast
cADPR = cyclische ADP-Ribose IP
3= Inositol-1,4,5-Triphosphat
SV = langsam aktivierender Vakuolenkanal
pH 7.5 pH 5
3. Kanäle: Akkumulation von Malat in der Vakuole von CAM Pflanzen
Messung der Wasserpermeabilität einer Pflanzenzelle über die Druckbombe
Apoplast
Cytoplasma
Aquaporin
Entstehung einer neuen Zellwand am Phragmoplast
existierende Zellwand
existierende
Zellwand
neue Zellwand
-L-Arabinose (Ara)
Die häufigsten Zucker pflanzlicher Zellwände:
Hemicellulosen haben vernetzende Funktion: (Fucogalacto-) Xyloglucan
Hemicellulosen: (Arabino-) Xyloglucan (bei Solanaceae)
Ein-Buchstaben-Abkürzung
Hemicellulose: Glucuronoarabinoxylan (GAX)
Spaltungsstellen für eine Endoglucanase aus Bacillus subtilis.
Cellobiose Cellobiose
Cellobiose
(1 3) Bindung
Hemicellulose: (13),(1 4) -D-Glucan (Poales, z.B. Getreide)
Zellwandproteine
Thr- reiches HGRP (= Hydroxyprolin-rich
Glycoprotein) aus Mais mit mittlerer Glykosylierung.
Prolin-reiches Protein (PRP) aus Soya ohne Glykosylierung.
Glycin-reiches Protein aus Petunie ohne Glykosylierung.
Extensin (Tomate)
grüne Zucker = Arabinose orange Zucker = Galactose
Calcium Glucuronsäure
Pektine
Wasserstoff- brücken
GAX
= Glucuronoarabinoxylan
Arabinose-reiche Bereiche führen zur Porenbildung
Wasserstoff- brücken
Polyphenol
-Glucan Cellulosemikrofibrille
Xyloglucan Extensin mit Arabinose- seitenketten
Pektine Erklärung:
Typ I Typ II
EM-Bild einer Plasmamembran mit terminalen Komplexen.
Vergrößerung aus (A) die die hexagonale Rosettenstruktur eines terminalen Komplexes zeigt.
A
B
C
EM-Bild einer Plasmamembran. In einen anderen Ebene als in (A) sind die CMFs zu sehen.
Cellulosesynthese
Wachstumsrichtung der Zelle
Breitenwachstum gleichmäßiges Wachstum Streckungswachstum längs = longitudinal zufällig = oblique quer = transversal
Orientierung der Cellulose- Mikrofibrillen
junge Zelle
Wachstum wird über die Orientierung der Cellulose-Mikrofibrillen bestimmt
junge Zelle
Cellulose-Mikrofibrillen (SEM Bild)
cortikale Mikrotubuli (Fluoreszenzanfärbung)
Cortikale Mikrotubuli bestimmen die Ausrichtung der neugebildeten Cellulose-Mikrofibrillen
Etiolierter Keimling
Isolierung der Wachs-
tumszone
einfrieren/
auftauen
aufrauhen
Länge (mm)
pH7.0 pH 4.5
Zeit (h)
Etiolierter Keimling
Isolierung der Wachs-
tumszone
aufrauhen
Hitze- inaktivierung einfrieren/
auftauen
Isolierung von Expansin aus dem Gewebe
Länge (%)
Zeit Expansin hitzeinaktivierte Stängel
pH 4.5
Expansin
Kontrolle
Säurewachstum Expansin
H
+-Pumpe, inaktiv
Apoplast P
Kinase
14-3-3 Proteine
Cytoplasma
H
+-Pumpe, aktiv H
+H
+P
Aktivierung der H
+-ATPase in der Plasmamembran
CMFs
Hydrolase
vernetzendes Glucan z. B. Xyloglucan
