Hilft ein Pflanzenprotein bei der Alzheimer-Forschung?

Das erst kürzlich entdeckte Protein CC1 ist nicht nur essenziell für den Salzhaushalt von Pflanzenzellen, es ähnelt funktional auch dem Tau-Protein. Dieses spielt im menschlichen Körper eine wichtige Rolle bei der Alzheimer-Erkrankung.

Viele Proteine sind in Bezug auf ihre Funktion und Struktur noch nicht genügend untersucht worden. Eines von ihnen wurde 2015 am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie (MPI-MP) von Anne Endler und Christopher Kesten zum Fokus ihrer wissenschaftlichen Arbeit: das Protein CC1. Es befindet sich in Pflanzen unterhalb der Zellmembran und auf den Mikrotubuli, mit denen es im Rahmen der Zelluloseproduktion interagiert.

Die Forscher entdeckten, dass das Protein wichtig für die Reaktion von Pflanzen auf Salzstress ist: Gentechnisch manipulierte Pflanzen ohne CC1 scheinen sich zunächst normal zu entwickeln; setzt man sie allerdings auf einen Nährboden mit erhöhtem Salzgehalt, ist das Wachstum gehemmt.

Neben der Bedeutung der Erkenntnisse für die Grundlagenforschung könnten sie auch neue Perspektiven auf die Erforschung einer bisher unheilbaren Erkrankung des Menschen beitragen: „Was wir über CC1 herausgefunden haben, ist auch deswegen spannend, weil der zytosolische Teil des Proteins in seinen Bindungseigenschaften dem Tau-Protein gleicht, das auch mit der Alzheimer’schen Krankheit in Verbindung gebracht wird“, erklärte der Strukturbiologie Arndt Wallmann von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich.

CC1 und Tau-Protein sind dabei nicht homolog, also evolutionär verwandt, sondern analog. So bindet das Tau-Protein ebenso wie CC1 an Mikrotubuli, aber in den Neuronen des Nervengewebes. Bei Alzheimer-Erkrankten bilden sich Ablagerungen von Tau-Proteinen, und in der Folge sterben zunächst einzelne Zellen und dann ganze Areale im Gehirn ab. Die genaue Rolle der Tau-Proteine im Krankheitsverlauf von Alzheimer ist allerdings noch unklar.

Gerade der unterschiedliche Aufbau von CC1 macht nun weitere, vergleichende Forschungsarbeiten an beiden Proteinen spannend: „Im Vergleich lässt sich gut erforschen, was wichtig für die Funktion des Tau-Proteins und CC1 ist, und damit auch welche Faktoren dazu beitragen, dass es in den Neuronen schief läuft“, sagte Wallmann.

Originalpublikation:
Kesten C. et al.: The Companion of Cellulose Synthase 1 confers salt tolerance through a Tau-like mechanism in plants. Nature Communications, 20. Februar 2019