Das Wachstum vielzelliger Organismen wird nicht nur durch Zellteilung, sondern auch durch Zellwachstum angetrieben. Normalerweise vergrößern sich Zellen über die gesamte Oberfläche. Allerdings gibt es in vielen Organismen auch spezialisierte Zellen, die nur an ihrer Spitze wachsen. Wie die notwendigen Materialien an die wachsende Spitze geliefert werden, ist weitgehend unbekannt. Eine neue Studie eines wissenschaftlichen Teams um Dr. Sandra Richter und Prof. Gerd Jürgens vom Zentrum für Molekularbiologie der Pflanzen legt nun nahe, dass das Spitzenwachstum nicht durch gezielten Transport zum Wachstumsort der Zelloberfläche vermittelt wird, sondern von einem spezifischen abhängt Recyclingweg.
Diese Ergebnisse wurden gerade in Nature Cell Biology veröffentlicht.
Zellen wachsen in der Regel durch die Verschmelzung kleiner Transportbehälter - sogenannter Membranvesikel - mit der Zellmembran. Diese Vesikel sind nicht nur für die Ausdehnung der Zelloberfläche wichtig, sondern transportieren auch Moleküle zu verschiedenen Zielen innerhalb der Zelle und aus der Zelle heraus. Diese intrazellulären Transportprozesse sind entscheidend für die Entwicklung und das Wohlbefinden von Organismen und daher streng reguliert. Das Forschungsteam von Prof. Gerd Jürgens von der Universität Tübingen untersucht die Regulation solcher Transportwege in der Blütenpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand). Sie konzentrieren sich hauptsächlich auf eine kleine Gruppe von Proteinen, sogenannte Guanin-Nukleotid-Austauschfaktoren (ARF-GEF), die entscheidende Regulatoren der Vesikelbildung sind.
In ihren früheren Veröffentlichungen hatten die Autoren gezeigt, dass unterschiedliche intrazelluläre Transportwege durch unterschiedliche ARF-GEFs reguliert werden. Das ARF-GEF GNOM beispielsweise vermittelt einen spezifischen polaren Recyclingweg, der Proteine zurück an die Zelloberfläche transportiert und ist somit wichtig für die Entwicklung von Arabidopsis. Ein weiterer wesentlicher Transportweg, der in jeder Zelle erforderlich ist, wird gemeinsam von GNOM und GNOM-LIKE1 reguliert.
In der neuen Veröffentlichung wurde der eng verwandte ARFGEF GNOM-LIKE2 als wesentlicher Regulator des Spitzenwachstums in Pollen identifiziert. Überraschenderweise wird GNOM-LIKE2 nicht nur für die Polkeimung des Pollenkorns, sondern auch für das Spitzenwachstum des Pollenschlauchs benötigt. Pollenschläuche transportieren die Samenzellen zu den Eizellen. Interessanterweise kann GNOM-LIKE2 GNOM beim Polar Recycling ersetzen. Daher ist der polare Recyclingweg für das Spitzenwachstum wesentlich. Da sich GNOM-LIKE2 anscheinend mit dem Ursprung der Blütenpflanzen entwickelt hat, könnte seine Daseinsberechtigung in seiner Fähigkeit liegen, das schnelle Wachstum der Pollen zu unterstützen.
