Mechanismen der Genmanipulation durch Xanthomonas entdeckt

Das Bakterium Xanthomonas ist der potentielle Feind einer jeden Kulturpflanze in vielen warm-feuchten Klimagebieten. Pflanzengenetiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg haben jetzt erstmals die Mechanismen der Genmanipulation des Krankheitserregers entdeckt.

Pflanzengenetiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg haben herausgefunden, wie der bakterielle Krankheitserreger Xanthomonas die Gene wichtiger Kulturpflanzen in feucht-warmen Klimagebieten manipuliert. Die Kenntnis des speziellen genetischen Codes, den Xanthomonas zur Genmanipulation nutzt, ist für die Züchtung resistenter Pflanzen von entscheidender Bedeutung. Die zukunftsweisende Entdeckung besitzt zudem besonders in der Biotechnologie hohes Anwendungspotenzial. "Mithilfe der Studie können erstmals Faktoren entwickelt werden, um beliebige Pflanzengene spezifisch zu regulieren", sagt Dr. Jens Boch, einer der beteiligten Wissenschaftler und Hauptautor des Beitrags in der aktuellen Ausgabe des renommierten „Science Magazine". "Wir müssen noch zeigen, ob das entdeckte Prinzip nur in Pflanzen funktioniert oder auch auf Tiere und Menschen übertragen werden kann", so Boch.

In vielen warm-feuchten Klimagebieten, wie Asien oder Amerika führt das Bakterium jedes Jahr zu hohen Ernteausfällen. Wichtige Kulturpflanzen, wie Reis, Paprika, Tomaten und Zitrusfrüchte sind besonders betroffen. Bekannt war bisher bereits, dass der Krankheitserreger die Gene der Pflanzen manipuliert. Welche ausgeklügelte Strategie er dafür nutzt, haben die Wissenschaftler jetzt erforscht. Sie entdeckten ein neues, einzigartiges Muster, nach dem sich Proteine des Erregers an die Erbsubstanz (DNA) einer Pflanze binden. Wie Prof. Dr. Ulla Bonas, Leiterin der Abteilung für Pflanzengenetik erklärt, agieren diese Proteine in der richtigen Kombination ganz gezielt mit der Erbsubstanz im Zellkern der Pflanze. In den sogenannten TAL-Proteine des Erregers fanden die Wissenschaftler eine Serie von Modulen, die genau zu einer entsprechenden DNA-Bausteinabfolge passt. Mithilfe des bislang unbekannten Codes wird es laut Bonas in Zukunft erstmals möglich, ein Protein zu bauen, das genau an eine bestimmte Sequenz der DNA bindet.

Die Kenntnis des Codes ermöglicht außerdem einen besseren Einblick darüber, wie Xanthomonas Pflanzenkrankheiten auslöst. Dadurch wird die Züchtung resistenter Pflanzen erheblich erleichtert. Die einzigartige modulare Bauweise ermöglicht es außerdem, Proteine mit beliebiger DNA-Bindung im Labor herzustellen.