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Ein gesundes Wachstum von Weizen, Mais & Co. ist ohne pflanzeneigene Hormone nicht möglich. Professor Ulrich Hammes erforscht die Proteine, mit deren Hilfe die Hormone an ihre Wirkungsorte gelangen.
Pflanzen können nicht laufen. Darum müssen sie ihr Leben dort, wo sie wachsen, so gut wie möglich einrichten. Sie müssen dafür sorgen, dass genug Licht auf ihre Blätter fällt, dass ihre Wurzeln im Boden Wasser finden und vieles mehr. Alle diese lebenswichtigen Vorgänge werden von Hormonen gesteuert.
Da ist zum Beispiel das Hormon Auxin. Steht eine Pflanze zu dunkel, wandert es von den Blättern in die Stängel. Dort sorgt es dafür, dass die Pflanzentriebe sich genau in die Richtung krümmen, in der sie das meiste Licht bekommen. An Zimmerpflanzen auf der Fensterbank kann man diesen Effekt sehr schön beobachten.
Transportproteine als Schleusen für Moleküle
Wie schaffen es Pflanzen, Hormone, Zucker und andere Moleküle von Zelle zu Zelle zu verfrachten? Wie funktioniert der Transport über längere Strecken, etwa von den Blättern in die Wurzeln? Für diese Fragen interessiert sich Professor Ulrich Hammes, der neue Leiter des Lehrstuhls für Botanik I an der Universität Würzburg.
Im Mittelpunkt seiner Forschung stehen die Transportproteine, die wie kleine Schleusen in den Zellmembranen der Pflanzen sitzen. „Wir versuchen, die Funktion und die Struktur dieser Transporter bis ins atomare Detail zu verstehen“, sagt der neue Professor.
Strukturfreie Proteinabschnitte im Blick
Genug zu tun gibt es auf diesem Gebiet: „Drei bis fünf Prozent des Erbguts einer Pflanze bestehen aus Bauanleitungen für Transportproteine. Aber wir kennen bisher noch nicht einmal 20 Prozent dieser Proteine“, erklärt Ulrich Hammes.
Als besondere Herausforderung sieht der Botaniker die strukturfreien Bereiche der Transportproteine. In diesen Arealen sind die langen Aminosäureketten, aus denen Proteine bestehen, weder gefaltet noch spiralförmig gewickelt noch anders strukturiert. Sie sehen eher wie Fäden aus: „Genau dort werden oft die Funktionen der Proteine reguliert, aber wir können uns von diesen Bereichen noch kein zufriedenstellendes Bild verschaffen.“
Mitglied im Exzellenzzentrum Plant-PATH
Wenn eine Ärztin ein Bild von gebrochenen Knochen braucht, macht sie eine Röntgenaufnahme. Wenn ein Botaniker ein Bild von Membranproteinen haben will, muss er eine aufwändigere Technik einsetzen, die Kryo-Elektronenmikroskopie.
Die Fachleute für diese Technik, mit denen Ulrich Hammes kooperiert, sitzen in Dänemark. Zusammen mit ihnen und einer belgischen Gruppe gehört der Würzburger Forscher dem Exzellenzzentrum Plant-PATH an, das von der Danish National Research Foundation gefördert wird. An dem Zentrum wird erforscht, welche Rolle Pflanzenhormone bei der Anpassung von Pflanzen an den Klimawandel spielen.
Einer der jüngsten Erfolge der Gruppe: Sie hat 2022 die Struktur des zentralen Auxin-Transporters PIN8 aufgeklärt und im Top-Journal Nature publiziert. Außerdem hat sie den Transporter biochemisch und biophysikalisch charakterisiert und seine Funktionsweise beschrieben.
Forschung für eine bessere Landwirtschaft
Wofür diese Art Forschung gut ist? Professor Hammes liefert damit immer wieder neue Mosaiksteine, die zusammen mit den Beiträgen anderer Forschungsgruppen am Ende ein wichtiges Bild ergeben könnten: Ein Bild davon, wie Pflanzen mit Hitze, Dürre und anderen Stressfaktoren umgehen. Und mit dessen Hilfe sich neue Sorten von Nahrungspflanzen züchten lassen, die verschiedenste Probleme aushalten und trotzdem gute Erträge liefern.
Lebenslauf des neuen Professors
Ulrich Hammes, Jahrgang 1973, ist im Raum Stuttgart aufgewachsen. Zum Studium der Biologie ging er an die Universität Tübingen und promovierte dort auch.
Weitere Stationen seiner wissenschaftlichen Karriere absolvierte er am Donald Danforth Plant Science Center in St. Louis (USA) sowie an den Universitäten Erlangen-Nürnberg und Regensburg.
Ab 2017 forschte Ulrich Hammes am Lehrstuhl für Systembiologie der Pflanzen der Technischen Universität München. Von dort ist er zum Oktober 2025 als Leiter des Lehrstuhls für Botanik I – Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik an die Universität Würzburg gewechselt.
Prof. Dr. Ulrich Hammes, Universität Würzburg, T +49 931 31-88849, ulrich.hammes@uni-wuerzburg.de
Professor Ulrich Hammes erforscht Transportproteine in den Membranen von Pflanzenzellen.
Source: Carlos Agius
Copyright: Universität Würzburg
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars
Biology
transregional, national
Personnel announcements
German
Professor Ulrich Hammes erforscht Transportproteine in den Membranen von Pflanzenzellen.
Source: Carlos Agius
Copyright: Universität Würzburg
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