idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
Utl. Evolution nutzt immer gleiche molekulare Bausteine zur Weiterentwicklung
In der naturwissenschaftlichen Literatur existieren mehr als 200 Erklärungen für den Begriff "Leben". Ein Forschungsteam rund um den Systembiologen Wolfram Weckwerth von der Universität Wien hat in jüngsten Studien gezeigt, dass grundlegende Schritte der Evolution bei Menschen und Pflanzen sehr ähnlich sind: Energieaufnahme und -verbrauch, ein entscheidendes Merkmal für Leben, basieren auf den gleichen molekularen Bausteinen.
Schon der Wiener Physiker Erwin Schrödinger hat sich mit der Frage "Was ist Leben?" befasst. Eine entscheidende Antwort darauf ist die Tatsache, dass es die Zufuhr und den Verbrauch von Energie benötigt, um den Organismus am Leben zu halten. Die Regulation dieses Vorgangs bestimmt Wachstum, Lebensdauer und Lebensqualität. Erst langsam gelingt es ForscherInnen zu verstehen, wie diese Regulation abläuft. Dabei stellt sich heraus, dass diese Vorgänge in höheren Lebensformen wie Pflanzen, Pilzen, Tieren, bis hin zum Menschen erstaunlich konserviert sind.
Bei Menschen wie auch bei Pflanzen gibt es zwei grundlegende biochemische Prozesse, die dem Organismus auf zellulärer Ebene signalisieren, ob genug oder zu wenig Energie zur Verfügung steht. Im Speziellen handelt es sich hierbei um die Antagonisten AMPK und TOR, zwei Proteinkinasen, die in beinahe jeden zellulären Prozess involviert sind. Sie "messen" den Energiepegel der Zelle und regulieren danach den gesamten Stoffwechsel und Zellwachstum entweder in "Warteschleife" (zu wenig Energie), oder "volle Power" und Zellwachstum (viel Energie) in allen höheren Organismen.
In zwei kürzlich veröffentlichten Studien hat ein Team um den Systembiologen Wolfram Weckwerth einen grundlegenden Mechanismus der zellulären Energiemessung und Adaptation in Pflanzen aufgeklärt. "Wir konnten zeigen, dass tatsächlich grundlegende Schritte bei Pflanzen und Menschen sehr ähnlich sind", so Weckwerth. Das Team hat einerseits den molekularen Mechanismus studiert, der eintritt, wenn eine Pflanze unter Energiemangel leidet, z.B. bei zu langen Dunkelperioden. Unter diesen Bedingungen interagieren AMPK und TOR gemeinsam, und stark energieverbrauchende Prozesse werden abgeschaltet. In einer weiteren Studie hat das Team die evolutionären Ursprünge dieser Regelung der Energieaufnahme und des Energieverbrauchs der Zelle von Bakterien bis hin zum Menschen untersucht.
Die Untersuchungen zeigen, dass bei einem entscheidenden Merkmal des Lebens – Energieaufnahme und -verbrauch – die Evolution auf immer wieder gleiche molekulare Bausteine zurückgreift, seien es nun Pflanzen oder der Mensch.
Publikation in "Scientific Reports"
Nukarinen E, Nägele T, Pedrotti L, Wurzinger B, Mair A, Landgraf R, Börnke F, Hanson J, Teige M, Baena-Gonzalez E, Dröge-Laser W, & Weckwerth W (2016) Quantitative phosphoproteomics reveals the role of the AMPK plant ortholog SnRK1 as a metabolic master regulator under energy deprivation. Scientific reports 6:31697.
DOI: 10.1038/srep31697
http://www.nature.com/articles/srep31697
Publikation in "Journal of Experimental Botany Advance Access"
Roustan V, Jain A, Teige M, Ebersberger I, & Weckwerth W (2016) An evolutionary perspective of AMPK-TOR signaling in the three domains of life. J Exp Bot 67(13):3897-3907.
DOI: 10.1093/jxb/erw211
http://jxb.oxfordjournals.org/content/early/2016/06/06/jxb.erw211.full
Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.600 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 93.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at
Thomas Nägele, Ella Nukarinen, Wolfram Weckwerth und Valentin Roustan vom Department für Ökogenomik ...
Source: Copyright: Universität Wien
Das zentrale Regulationsnetzwerk des Energiestoffwechsels in eukaryotischen höheren Lebensformen.
Source: Abbildung modifiziert nach Roustan et al. 2016
Criteria of this press release:
Journalists
Biology, History / archaeology, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Thomas Nägele, Ella Nukarinen, Wolfram Weckwerth und Valentin Roustan vom Department für Ökogenomik ...
Source: Copyright: Universität Wien
Das zentrale Regulationsnetzwerk des Energiestoffwechsels in eukaryotischen höheren Lebensformen.
Source: Abbildung modifiziert nach Roustan et al. 2016
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
