Peter Rüegg

Eigentlich wollten die Forscherinnen und Forscher vor allem mehr über den Stärkestoffwechsel der Pflanzen herausfinden. Entdeckt haben sie aber eine erstaunliche Analogie zwischen dem Menschen und der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana). Das SEX4-Protein (englisch für starch excess, also Stärkeüberschuss) dieser Pflanze ist, wie die Wissenschaftler zeigen konnten, ein wichtiger Faktor, der den Stärkehaushalt regelt.

Gendefekt führt zu abnormer Stärke-Anreicherung

Stärke wird während des Tages durch die Photosynthese in den grünen Pflanzenteilen gebildet und ist die wichtigste Speicherform von Kohlenhydraten. In der Nacht muss die Pflanze aber diese Stärke in Saccharose umwandeln. Dies deshalb, weil die Pflanze in der Nacht atmet und dabei Saccharose verbraucht, um Energie für die Atmung zu gewinnen. Bei der Umwandlung von Stärke in Saccharose hilft das SEX4-Protein. Fehlt es, zum Beispiel wegen eines Schadens des Gens, das für den Bau dieses Enzyms die Information trägt, kann sich Stärke in unnatürlicher Weise in der Zelle ansammeln.

Im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunktes „Überlebenserfolg von Pflanzen“ konnte ETH-Professor Samuel Zeeman vom Institut für Pflanzenwissenschaften und Kollegen von verschiedenen Schweizer und internationalen Universitäten das Gen identifizieren, das für das SEX4-Protein kodiert. (1) Zu ihrer Überraschung haben die Forscher festgestellt, dass in tierischen Zellen ähnliche Vorgänge ablaufen und dass sich die Strukturen der beteiligten Enzyme, nämlich die des SEX4-Proteins bei der Ackerschmalwand und die des Laforins beim Menschen und einigen Tierarten stark gleichen. Laforin reguliert in der tierischen Zelle den Glykogen-Stoffwechsel. Kann eine Zelle aufgrund einer Mutation am entsprechenden Gen kein Laforin mehr bilden, reichert sich in den Nervenzellen Glykogen an. Dadurch sterben diese Neuronen ab.

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