Pflanzen stehen vor der ständigen Herausforderung, zwischen Wachstum und der Anpassung an ungünstige Umweltbedingungen abzuwägen. Eine aktuelle Studie unter Leitung von Wissenschaftler*innen der Universität Bielefeld zeigt, dass das pflanzenspezifische Splicing-Protein At-RS31 eine Schlüsselrolle in diesem Balanceakt übernimmt.
Dr. Tino Köster und Dr. Martin Lewinski, beide aus der Arbeitsgruppe von Professorin Dr. Dorothee Staiger an der Universität Bielefeld, sind Erstautoren der nun im renommierten Fachjournal New Phytologist veröffentlichten Studie. Die internationale Zusammenarbeit mit Partner*innen in Wien, Argentinien und Kanada zeigt, wie At-RS31 gezielt alternative Splicing-Vorgänge steuert – also wie aus einem Gen durch unterschiedliche Schnittmuster verschiedene Proteinvarianten entstehen.
At-RS31 als zentraler Regulator
Dabei wirkt At-RS31 keineswegs im Verborgenen. Die Forschenden nutzten hochauflösende Methoden wie iCLIP und RNAcompete, um die exakten Bindestellen des Proteins im Erbgut der Modellpflanze Arabidopsis thaliana zu kartieren. Das Ergebnis: At-RS31 bindet an über 1.400 Gene – darunter viele, die das Wachstum über den sogenannten TOR-Signalweg regulieren und solche, die an Stressantworten über das Phytohormon Abscisinsäure (ABA) beteiligt sind.
„Diese Bindemuster zeigen, dass At-RS31 nicht nur einzelne Gene beeinflusst, sondern tiefgreifend in die pflanzliche Genregulation eingreift“, erklärt Dorothee Staiger. „Besonders spannend ist, dass sich bei einer Überexpression von At-RS31 die Stressreaktion der Pflanzen stark verstärkt – auf Kosten des Wachstums.“
Ein molekularer Schalter zwischen Wachstum und Stressantwort
At-RS31 wirkt also wie ein molekularer Schalter: Unter günstigen Bedingungen fördert es Wachstum, bei Stress wie Trockenheit aktiviert es Schutzprogramme. Gleichzeitig beeinflusst es auch die Produktion anderer Splicing-Faktoren – ein Hinweis auf ein hierarchisches Regelsystem innerhalb der Zelle.
Die Studie verdeutlicht, wie wichtig alternatives Splicing für die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen ist. Anders als bisher angenommen, fungieren Serin/Arginin-reiche Proteine wie At-RS31 nicht nur als technische Helfer des Splice-Vorgangs, sondern als aktive Regulatoren komplexer Genprogramme.
Neben den Erkenntnissen zur molekularen Pflanzenbiologie sehen die Forschenden auch potenzielle Anwendungen für die Landwirtschaft. „Ein besseres Verständnis dieser Regulationsmechanismen kann helfen, Nutzpflanzen robuster gegenüber klimatischen Stressfaktoren zu machen“, so Staiger. Mit ihrer Arbeit trägt das Team aus Bielefeld zum tieferen Verständnis pflanzlicher Anpassungsstrategien bei – und zeigt, wie molekulare Grundlagenforschung konkrete Impulse für zukünftige Herausforderungen in der Pflanzenzucht liefern kann.
Universität Bielefeld
Originalpublikation:
Köster, T., Venhuizen, P., Lewinski, M., Petrillo, E., Marquez, Y., Fuchs, A., Ray, D., Nimeth, B.A., Riegler, S., Franzmeier, S., Rodríguez, F.S., Aballay, F.E., Tognacca, R.S., Zheng, H., Hughes, T., Morris, Q., Barta, A., Staiger, D. and Kalyna, M. (2025), At-RS31 orchestrates hierarchical cross-regulation of splicing factors and integrates alternative splicing with TOR-ABA pathways. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.70221
