Mikro-RNAs schützen Pflanzen-Stammzellen vor Umwandlung
Pflanzenwachstum basiert auf der kontinuierlichen Aktivität von Stammzellen, die sich in den Spross- und Wurzelspitzen, den sogenannten Meristemen, befinden. Diese Stammzellen sind essenziell, da sie sich in verschiedene Zelltypen umwandeln und so die Bildung neuer Organe wie Blätter, Früchte und Zweige ermöglichen.
Für ein andauerndes Wachstum über die gesamte Lebensspanne einer Pflanze hinweg müssen bestimmte Zellen in den Meristemen ihren Stammzellstatus beibehalten. Hierfür sind Signalprozesse notwendig, die den Zellen ihre Position in der Pflanze vermitteln und die entsprechende Entwicklung steuern.
Rolle von Mikro-RNAs im Zellschutz
Ein Forschungsteam um Prof. Dr. Thomas Laux vom Institut für Biologie III der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg hat nachgewiesen, dass eine spezifische Mikro-RNA den Schutz von Stammzellen an der Sprossspitze vor der Umwandlung in andere Zelltypen gewährleistet. Die Studien wurden an der Acker-Schmalwand als Modellorganismus durchgeführt und die Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Developmental Cell“ publiziert.
Mikro-RNAs sind kurze Ribonukleinsäure-Moleküle, die keine Proteine kodieren, sondern die Proteinbildung aus anderen RNAs regulieren. Ihre geringe Größe ermöglicht es Mikro-RNAs, sich innerhalb der Pflanze von Zelle zu Zelle zu bewegen. Bisher war eine Mikro-RNA bekannt, die die Spezialisierung von Meristemzellen anstößt. Diese muss jedoch in den Bereichen, in denen Stammzellen erhalten bleiben sollen, neutralisiert werden.
Mechanismus des Stammzellschutzes
Thomas Laux, Mitglied des Exzellenzclusters BIOSS Centre for Biological Signalling Studies, konnte zeigen, dass eine zweite Mikro-RNA diese Neutralisierungsfunktion übernimmt und somit die Stammzellen vor der Umwandlung schützt. Diese neu erforschte Mikro-RNA wird ausschließlich in einer bestimmten Zellschicht, der Epidermis der Sprossspitze, produziert.
Von der Epidermis aus wandert die Mikro-RNA gezielt in die darunterliegenden Zellschichten, die sich zu Stammzellen entwickeln. Bereiche, die weiter entfernt liegen, erhalten nicht mehr ausreichend dieser schützenden Mikro-RNA, wodurch sich die Zellen dort umwandeln können. Dieser Mechanismus ermöglicht die Verankerung der Stammzellen an der Sprossspitze, wodurch die Pflanze lebenslang und unter verschiedenen Umwelteinflüssen Blätter, Blüten oder Früchte bilden kann.