Eingebauter Sonnenschutz

Neues Protein in Grünalgen entdeckt

29.06.2016 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Forscher finden heraus, wie sich die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii vor
Forscher finden heraus, wie sich die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii vor "Sonnenbrand" schützt. (Bildquelle: © Environmental Protection Agency/ wikimedia.org/ CC0)

Forscher haben in der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii ein neuartiges Protein entdeckt. Das „Calredoxin“ getaufte Protein ist Teil eines inneren Lichtschutzmechanismus, der der Alge hilft, sich vor Schäden durch zu viel Sonne zu schützen.

Nicht nur für Menschen, auch für Pflanzen kann die Sonnenstrahlung gefährlich werden. Pflanzen können nämlich nicht einfach in den Schatten umziehen, wenn die Sonne mal zu stark scheint. Gleichzeitig ist Licht für sie lebensnotwendig, denn sie benötigen die Lichtenergie für die Photosynthese.

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Visualisierung des neu entdeckten Calredoxin-Proteins.

Visualisierung des neu entdeckten Calredoxin-Proteins.

Quelle: © WWU / AG Hippler

#Grünalge schützt sich vor „Sonnenbrand“

Um mit zu hohen Lichtintensitäten zurecht zu kommen, haben Pflanzen ausgefeilte Schutzmechanismen entwickelt. Schäden vor zu viel Sonne sollen so vermieden werden. Ein Team von Forschern, u. a. von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU), hat nun bei der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii ein bisher unbekanntes Protein entdeckt, das Hauptbestandteil eines solchen Lichtschutzmechanismus ist.

„Damit die Photosynthese effizient ablaufen kann, müssen Schutzmechanismen starke Schwankungen der Lichtintensität kompensieren“, erklärt Michael Hippler vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der WWU. Ist die Lichteinstrahlung jedoch zu hoch (Lichtstress), bilden sich in den Pflanzen schädliche Sauerstoffverbindungen, sogenannte reaktive Sauerstoffverbindungen, umgangssprachlich Sauerstoffradikale. Dieser oxidative Stress kann zu schwerwiegenden Schäden, z. B. an der DNA führen.

Protein hilft beim Entgiften

Das neu entdeckte Protein trägt den Namen „Calredoxin“. Es wird in den Chloroplasten gebildet, dem Ort an dem die Photosynthese abläuft. Das Eiweiß kann Calcium (Ca2+) binden und darüber hinaus Redoxreaktionen anregen. Beides nützliche Funktionen, wie sich zeigte. Denn bei Experimenten mit genetisch veränderten Grünalgen, die fast kein Calredoxin mehr bildeten, war der Elektronenfluss bei der Photosynthese gestört und die Lichtstressantwort der Pflanzen versagte, da mehr Sauerstoffradikale gebildet wurden.

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Die an der Entdeckung beteiligten Forscher um Prof. Michael Hippler (Mitte).

Die an der Entdeckung beteiligten Forscher um Prof. Michael Hippler (Mitte).

Quelle: © WWU / AG Hippler

Calredoxin ist ein Baustein in der Abwehr von schädlichen Sauerstoffverbindungen, die durch zu viel Licht gebildet werden. Die durch Calredoxin angetriebenen Reaktionen sind wichtig bei der Entgiftung reaktiver Sauerstoffspezies, quasi ein eingebautes „Entgiftungsprogramm“. Und auch Calcium spielt eine entscheidende Rolle. Denn es ist nicht nur ein Nährstoff, der in größeren Mengen von der Pflanze benötigt wird, sondern auch ein Botenstoff für viele Signalwege. Calcium ist wichtig bei der Photosynthese und, um der Pflanze zu helfen, sich an wechselnde Umweltbedingungen, z.B. Stress, anzupassen.

Die Forscher wissen allerdings noch nicht, ob der Mechanismus nur in Algen zu finden ist, oder ob auch höhere Pflanzen wie unsere Nutzpflanzen über ihn verfügen. Dies wollen sie nun in weiteren Untersuchungen testen.

Die Vermutung liegt nahe, dass sie dabei fündig werden. Denn selbst beim Menschen dient Calcium dem Schutz vor negativen Folgen energiereicher Strahlung, wie dem Sonnenlicht. Neben Carotin, welches im Körper zu Vitamin A umgewandelt wird und für den Aufbau und das Wachstum der Haut wichtig ist, hilft Calcium, die Schutzschicht der Haut zu erhalten. Sonnenanbeter führen beide Stoffe als Vorbeugemaßnahme vor einem Sonnenbad dem Körper gezielt zu.  Carotin z. B. über den Verzehr von Karotten, Paprika (rot oder gelb), Papaya oder Aprikosen, Calcium über Grünkohl, Spinat oder natürlich Milch und Milchprodukte.

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