Mit Supermarkt-Spinat

Forscher entschlüsselten pflanzliche Zellmaschine

Wiener Forscher konnten erstmals die dreidimensionale Struktur von pflanzlichen Zellmaschinen aufklären. Da sich die Modellpflanze „Arabidopsis“ dafür nicht eignete, griffen sie kurzerhand zu Babyspinat aus dem Supermarkt. Die Idee hatte eine Studentin, die gerade für ihre Bachelorarbeit forscht.

Wie eine Recyclinganlage sorgt ein Komplex aus Eiweißstoffen (Proteasom) in Zellen dafür, dass defekte Proteine zerlegt und die Teile (Peptide) wiederverwendet werden können. Die erste Struktur eines solchen pflanzlichen Proteasoms zu lösen, hatte sich die Studentin Susanne Kandolf zum Ziel gesetzt. Ursprünglich wollte sie die klassische Modellpflanze „Arabidopsis“ verwenden, die häufig in Studien zum Einsatz kommt. Die kleine Pflanze erwies sich jedoch als ungeeignet für das Vorhaben.

„Wir brauchten etwa ein Kilo junger Blätter, um genügend Pflanzenmaterial zu erhalten. Es war also klar, dass „Arabidopsis“ aus Laborkulturen nicht ausreichen würde“, erklärte Kandolf in einer Aussendung des Instituts für molekulare Pathologie (IMP) in Wien. Aus diesem Grund griff sie zu einer naheliegenden Alternative: Sie ging in den nächsten Supermarkt, kaufte den Bestand an Babyspinat auf, zerkleinerte alle Blätter und begann mit der Extraktion. 

Ergebnis nach drei Monaten
Innerhalb von zwölf Wochen gelang es Kandolf, pflanzliche Proteasomen aus Spinat zu reinigen. Mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie sammelte sie auch genügend Daten, um die dreidimensionale Struktur des Moleküls zu entschlüsseln. Mit dieser Methode, für die 2017 der Chemie-Nobelpreis verliehen wurde, lassen sich schockgefrorene Biomoleküle im atomaren Maßstab beobachten.

Gezeigt hat sich, dass die Struktur stark jener von Säugetieren und Hefen ähnelt. Die Forscher entdeckten auch eine neuartige Bewegung des Proteasoms, das sich wie eine Ziehharmonika zusammenzieht und ausdehnt, möglicherweise, um zerhackte Peptide aus dem Inneren des Proteasoms auszustoßen. Was es damit auf sich hat, soll in Zukunft geklärt werden.