Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung
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Wasternack, C.; Hause, B.; Blütenduft, Abwehr, Entwicklung: Jasmonsäure - ein universelles Pflanzenhormon Biologie in unserer Zeit 44, 164-171, (2014) DOI: 10.1002/biuz.201410535
Pflanzen müssen gegen vielfältige biotische und abiotische Umwelteinflusse eine Abwehr aufbauen. Aber gleichzeitig müssen sie wachsen und sich vermehren. Jasmonate sind neben anderen Hormonen ein zentrales Signal bei der Etablierung von Abwehrmechanismen, aber auch Signal von Entwicklungsprozessen wie Blüten‐ und Trichombildung, sowie der Hemmung von Wachstum. Biosynthese und essentielle Komponenten der Signaltransduktion von JA und seinem biologisch aktiven Konjugat JA‐Ile sind gut untersucht. Der Rezeptor ist ein Proteinkomplex, der “JA‐Ile‐Wahrnehmung” mit proteasomalem Abbau von Repressorproteinen verbindet. Dadurch können positiv agierende Transkriptionsfaktoren wirksam werden und vielfältige Genexpressionsänderungen auslösen. Dies betrifft die Bildung von Abwehrproteinen, Enzymen der JA‐Biosynthese und Sekundärstoffbildung, und Proteinen von Signalketten und Entwicklungsprozessen. Die Kenntnisse zur JA‐Ile‐Wirkung werden in Landwirtschaft und Biotechnologie genutzt.
Tan, X.; Calderon-Villalobos, L. I. A.; Sharon, M.; Zheng, C.; Robinson, C. V.; Estelle, M.; Zheng, N.; Mechanism of auxin perception by the TIR1 ubiquitin ligase Nature 446, 640-645, (2007) DOI: 10.1038/nature05731
Auxin is a pivotal plant hormone that controls many aspects of plant growth and development. Perceived by a small family of F-box proteins including transport inhibitor response 1 (TIR1), auxin regulates gene expression by promoting SCF ubiquitin-ligase-catalysed degradation of the Aux/IAA transcription repressors, but how the TIR1 F-box protein senses and becomes activated by auxin remains unclear. Here we present the crystal structures of the Arabidopsis TIR1–ASK1 complex, free and in complexes with three different auxin compounds and an Aux/IAA substrate peptide. These structures show that the leucine-rich repeat domain of TIR1 contains an unexpected inositol hexakisphosphate co-factor and recognizes auxin and the Aux/IAA polypeptide substrate through a single surface pocket. Anchored to the base of the TIR1 pocket, auxin binds to a partially promiscuous site, which can also accommodate various auxin analogues. Docked on top of auxin, the Aux/IAA substrate peptide occupies the rest of the TIR1 pocket and completely encloses the hormone-binding site. By filling in a hydrophobic cavity at the protein interface, auxin enhances the TIR1–substrate interactions by acting as a ‘molecular glue’. Our results establish the first structural model of a plant hormone receptor.
Wasternack, C.; Hause, B.; Stressabwehr und Entwicklung: Jasmonate — chemische Signale in Pflanzen Biologie in unserer Zeit 30, 312-320, (2000) DOI: 10.1002/1521-415X(200011)30:6<312::AID-BIUZ312>3.0.CO;2-8
Chemische Signale wurden bereits im 19.Jahrhundert als Regulatoren von Wachstum und Entwicklung der Pflanzen postuliert.In den letzten 70 Jahren wurde die Wirkungsweise der klassischen Pflanzenhormone wie der Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Ethylen und Abscisinsäure aufgeklärt. Doch erst im letzten Jahrzehnt entdeckte man die Bedeutung der Brassinosteroide, der Peptidhormone und der Jasmonate.