UV-B-Induzierte Genexpression bei der Buche Fagus sylvatica L. - a podcast by Ludwig-Maximilians-Universität München

Ziel dieser Arbeit war es, Veränderungen innerhalb weniger Stunden nach UV-B-Exposition
auf Protein- und Transkriptionsebene bei 10-wöchigen Buchensämlingen Fagus sylvatica L.
zu analysieren. Dazu wurden Buchensamen unter standardisierten Bedingungen angezogen
und von dem Zeitpunkt der Keimung an unter einem UV-B/PAR-Verhältnis exponiert, das
den natürlichen Umweltbedingungen sehr ähnlich ist. Die UV-B-Exposition der 10-wöchigen
Buchensämlinge erfolgte in einer UV-B-Pflanzenkammer, die das Lichtspektrum des Sonnenlichts
simulierte. Die in einer Zeitkinetik geernteten Primärblätter dienten als Ausgangsmaterial
für die Daten in der vorliegenden Arbeit. Die 2D-PAGE der löslichen
Gesamtproteine und in vitro translatierten Proteine wurde stets zweifach durchgeführt und
jeweils die Gele mit der besten Auflösung als Einzelbestimmung ausgewertet.
Die Untersuchungen auf Ebene des löslichen Gesamtproteins der Buche Fagus sylvatica L.
erfolgten mittels einer Zeitkinetik über 1 Woche, wobei täglich 1 mal geerntet wurde. Die 2DPAGE
Analyse ergab über die gesamte Zeitkinetik betrachtet 1 UV-B-induziertes Protein
gegenüber der Starklicht-Kontrolle: Protein 28 (17 kDa; pI 6,8). Die 2D-Analysen auf löslicher
Gesamtproteinebene stimmten mit den Daten auf in vitro Translationsebene überein, wobei
die Effekte auf Transkriptionsebene wesentlich stärker waren. Insbesondere nach 3 und 6 h
UV-B-Exposition konnten auf Transkriptebene eine 60%-ige und 90%-ige Reprimierung
gezeigt werden. Diese Reprimierung war transient und auf Proteinebene in geringerem
Ausmaß zeitlich verzögert nachzuweisen. Diese Daten gaben Hinweise dafür, daß bei der
Buche Fagus sylvatica L. infolge UV-B-Exposition eine Regulation auf Transkriptionsebene
stattgefunden hat und die drastische Reprimierung der Transkripte verschiedener Gene nur
transient war. Da diese Effekte auf Proteinebene wesentlich schwächer waren, deutete das
darauf hin, daß sich die Buchensämlinge innerhalb weniger Stunden an die UV-B-Exposition
adaptierten.
Auf in vitro Translationsebene gab es bei der Buche Fagus sylvatica L. 18 mRNAs, die unter
Berücksichtigung der UV-B- und Starklicht-Tagesgänge direkt dem UV-B-Effekt zugeordnet
werden konnten. Es wurde belegt, daß infolge erhöhter UV-B-Exposition 10 Transkripte neu
vorhanden waren und die Transkripte von 8 Proteinen nicht mehr nachgewiesen werden
konnten. Diesen charakteristischen Veränderungen unterlagen überwiegend saure und
basische Proteine. Die Effekte waren zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Kinetik zu sehen
(7 h, 10 h, 18 h, 28 h und 31 h nach Versuchsbeginn).
Die DDRT-PCR wurde eingesetzt, um UV-B-vermittelte Antworten auf Genebene in Buchenblättern
zu identifizieren. Bei den isolierten cDNAs wurden geringe Homologien verschiedener
Buchenklone in der TIGR-Arabidopsis thaliana-EST-Datenbank gefunden: UV-Breprimierte
Buchenklone zeigten Ähnlichkeiten zur Peroxidase, zur „DNA directed RNA-Polymerase alpha chain“ und zu einem „ara-3, ras-related GTP-binding protein“.
Durch UV-B-Exposition induzierte Buchenklone wiesen Homologien zu dem „ABI-3“, zu dem
„phytochrome regulated gene“ und zur Squalen-Synthase auf. Die Sequenzen dieser
Buchenklone wurden zum ersten Mal beschrieben.
Erstmals wurde ein ribosomaler Klon L37 bei der Buche beschrieben. Die L37 mRNA wurde
aufgrund erhöhter UV-B-Exposition transient induziert. Bei erhöhter Ozon-Behandlung erreichte
das Transkript dieses Klons zwei zeitlich voneinander getrennte Maxima; das zweite
Maximum (am 3. Tag der Behandlung, 1,6-fache Induktion) ging mit sichtbaren Ozon-
Schäden an den jungen Seitentrieben der Buche einher. Die Funktion dieses Proteins ist
bisher noch unbekannt. Für eine direkte Zuordnung der isolierten Klone zu den Proteinspots
auf der 2D-PAGE müßte eine Sequenzierung der Proteinspots erfolgen. Die Menge der
Proteinspots für eine Proteinsequenzierung war jedoch nicht ausreichend.
Über die TIGR-Arabidopsis thaliana-EST-Datenbank wurde erstmalig ein nach UV-BExposition
induzierter Buchenklo

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