TOR-Signalweg
Der TOR-Signalweg (Target of Rapamycin) ist ein evolutionär hochkonservierter Regulationsmechanismus, der in Pflanzen, Tieren, Pilzen und vielen weiteren Organismen eine zentrale Rolle bei der Steuerung von Zellwachstum, Entwicklung und Stoffwechsel spielt. Das namensgebende Protein TOR ist eine Serin/Threonin-Kinase, die als molekulares Schaltzentrum fungiert: Sie nimmt Signale über den Nährstoffstatus, die Energieverfügbarkeit, Wachstumsfaktoren und Umweltbedingungen auf – und übersetzt diese in zelluläre Entscheidungen, etwa ob eine Zelle wachsen, sich teilen oder in einen Energiesparmodus übergehen soll.
In Pflanzen aktiviert der TOR-Signalweg unter günstigen Bedingungen eine Vielzahl von anabolen Prozessen: Dazu gehören die Proteinbiosynthese, der Aufbau von Zellorganellen, die Förderung der Zellteilung sowie die Stimulierung von Photosynthese- und Stoffwechselwegen. Kurz gesagt: TOR sagt der Zelle, dass „gute Zeiten herrschen“ und Wachstum möglich ist.
Wird die Pflanze jedoch mit Stressfaktoren wie Trockenheit, Kälte, Nährstoffmangel oder Energieknappheit konfrontiert, wird der TOR-Signalweg gedämpft. Statt Wachstum steht dann der Erhalt der Zellfunktion im Vordergrund. Die Zelle spart Energie, reduziert die Proteinproduktion und aktiviert Schutzprogramme. Dabei kommt es zu einer engen Wechselwirkung mit anderen Signalwegen – etwa mit dem durch das Stresshormon Abscisinsäure (ABA) vermittelten Pfad oder mit rückgekoppelten Signalen aus den Chloroplasten.
Aktuelle Forschung zeigt, dass der TOR-Signalweg nicht nur auf Umwelteinflüsse reagiert, sondern auch mit genetischen Steuerprozessen verknüpft ist – etwa über alternative Spleißmechanismen. So kann die Aktivität von TOR mithelfen, genetische Programme dynamisch zu regulieren, je nachdem, ob Wachstum oder Stressanpassung erforderlich ist.
Wegen seiner zentralen Steuerfunktion gilt der TOR-Signalweg als vielversprechender Ansatzpunkt für die Entwicklung von leistungsfähigeren und stressresistenteren Kulturpflanzen. Ein besseres Verständnis dieser molekularen Schaltkreise könnte künftig dazu beitragen, Ernteerträge unter schwieriger werdenden Umweltbedingungen zu sichern.