Intrazelluläre Proteinverteilung und Morphogenese der Organellen

Zusammenfassung

Unter Morphogenese verstehen wir allgemein die Entstehung und Veränderung der spezifischen Form (Gestalt, Struktur, Organisation), und damit auch der Funktionen des Organismus. Morphogenese läßt sich auf verschiedenen Ebenen der Integration lebendiger Systeme beobachten. In diesem Kapitel beschäftigen wir uns mit Morphogeneseprozessen innerhalb der Pflanzenzelle und ihren molekularen Grundlagen. Eine entscheidende Voraussetzung der intrazellulären Morphogenese ist die richtige 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 Kompartimente (Organellen), die während der Zellentwicklung strukturelle und funktionelle Veränderungen durchmachen. Dies erfordert nicht nur eine präzise, koordinierte Regulation bei der Ablesung der genetischen Information in den drei Genomen der Zelle, sondern auch eine korrekte Sortierung der gebildeten Proteine in die verschiedenen Kompartimente über spezifische Adressen. Diese sind in bestimmten Abschnitten der Polypeptidsequenz niedergelegt und leiten die Proteine mit Hilfe von Proteintransportapparaten über Membrangrenzen hinweg in die vorgesehenen Zellräume oder dirigieren ihren Einbau in bestimmte Membranen. Der Transport von Proteinen im Cytoplasma verläuft häufig über Membranvesikel, welche als Verpackung auch für andere Makromoleküle 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 Kompartimente der Zelle konnten in den letzten Jahren zu einem großen Teil aufgeklärt werden. Dabei ergaben sich weitere Belege für die endosymbiontische Entstehung von Mitochondrien und Piastiden.