Systemin

Systemin ist ein pflanzliches Peptidhormon, das in der Abwehr von Tomaten (Solanum lycopersicum) und anderen Nachtschattengewächsen (Solanaceae) eine zentrale Rolle spielt. Es besteht aus einer Kette von 18 Aminosäuren und wird nach Verletzungen durch Insektenfraß oder mechanische Schäden aus einem größeren Vorläuferprotein (Prosystemin) herausgeschnitten. Die Entdeckung von Systemin im Jahr 1991 war ein Meilenstein in der Pflanzenforschung, da es das erste identifizierte Peptidhormon in Pflanzen war und damit den Weg für die Erforschung zahlreicher weiterer peptidbasierter Signalstoffe ebnete.

Nach seiner Freisetzung bindet Systemin an den spezifischen Membranrezeptor SYR1 (Systemin Receptor 1) in den Plasmamembranen der Zellen. Diese Bindung löst innerhalb von Sekunden schnelle physiologische Veränderungen aus, darunter eine Alkalisierung der Zelloberfläche, Veränderungen der Membranspannung und die Aktivierung der Jasmonat-Biosynthese. Jasmonate sind pflanzliche Hormone, die eine zentrale Rolle bei der Verteidigung gegen Insekten und Krankheitserreger spielen. Durch diese Kaskade werden in entfernten Geweben der Pflanze Abwehrgene aktiviert, etwa solche, die Proteaseinhibitoren produzieren, welche die Verdauung von pflanzlichen Proteinen im Darm von Insekten hemmen.

Systemin ist hochspezifisch für die Abwehr gegen Fraßfeinde und unterscheidet sich in seiner Wirkweise deutlich von Signalen, die beispielsweise durch Pathogenbefall ausgelöst werden. Seine Signalwege überlappen jedoch in Teilen mit anderen pflanzlichen Abwehrsystemen, was zu komplexen Interaktionen zwischen verschiedenen Stressreaktionen führen kann. Aufgrund dieser Eigenschaften gilt Systemin als vielversprechendes Ziel in der Pflanzenzüchtung, um Kulturpflanzen gezielt resistenter gegen Insektenfraß zu machen.