Intrazelluläre Proteinverteilung und Entwicklung der Organellen

Abstract

Unter Entwicklung verstehen wir allgemein die Veränderung des Organismus mit der Zeit. Mit Mor-phogenese bezeichnet man die dabei eintretenden Veränderungen der spezifischen Form (Gestalt, Struktur, Organisation), und damit auch der Funktionen des Organismus. Entwicklung lässt sich auf verschiedenen Ebenen der Integration lebendiger Systeme beobachten. In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit Entwicklungs-und Morphogeneseprozessen innerhalb der Pflanzenzelle und ihren mole-kularen Grundlagen. Eine entscheidende Voraussetzung der intrazellulären Entwicklung ist die richti-ge Verteilung der im Cytoplasma synthetisierten Proteine an ihre verschiedenen Funktionsorte in der Zelle. Die Zelle als kleinste Einheit des Lebens gliedert sich in viele membranumgrenzte Komparti-mente (Organellen), die während der Entwicklung strukturelle und funktionelle Veränderungen durchmachen. Dies erfordert nicht nur eine präzise, koordinierte Regulation bei dem Ablesen der ge-netischen Information in den drei Genomen der Zelle, sondern auch eine korrekte Sortierung der ge-bildeten Proteine in die verschiedenen Kompartimente über spezifische Adressen. Diese sind in be-stimmten Abschnitten der Polypeptidsequenz niedergelegt und leiten die Proteine mit Hilfe von Pro-teintransportapparaten über Membrangrenzen hinweg in die vorgesehenen Zellräume oder dirigie-ren ihren Einbau in bestimmte Membranen. Einige dieser Transportwege entwickelten sich erst bei der endosymbiontischen Entstehung von Mitochondrien und Plastiden. Der Transport von Proteinen im Cytoplasma verläuft häufig über Membranvesikel, welche als Verpackung auch für andere Makromole-küle dienen und diese zu ihrem Bestimmungsort leiten. Darüber hinaus kann durch Vesikeltransport Material für das Flächenwachstum von Membranen geliefert werden. Die molekularen Mechanismen für die korrekte Adressierung, Sortierung und Inkorporation von Proteinen in die verschiedenen Kom-partimente der Zelle konnten in den letzten Jahren zu einem großen Teil aufgeklärt werden.