Zwischen Rot- und Blaulicht: Leipziger Forscher entdecken neue Funktionsweise molekularer Lichtschalter
Kieselalgen spielen für die Wasserqualität und für das Weltklima eine wichtige Rolle. Sie erzeugen einen großen Teil des Sauerstoffs in der Erdatmosphäre und bewerkstelligen etwa ein Viertel der globalen CO2-Assimilation, wandeln also Kohlenstoffdioxid in organische Stoffe um. Ein entschiedener Faktor dabei sind ihre Lichtrezeptoren. Forscher der Universität Leipzig und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung haben nun herausgefunden, dass die Art des Lichts den Kohlenstofffluss in den Algen steuert.
Lichtmikroskopische Aufnahme der Kieselalge
Uni Leipzig, Christian Wilhelm
"Kieselalgen zeigen eine besondere Art, auf Licht zu reagieren und ihren Stoffwechsel den wechselnden Lichtbedingungen im Wasser anzupassen", sagt Prof. Dr. Christian Wilhelm, Leiter der Abteilung Pflanzenphysiologie an der Universität Leipzig. "Wir konnten nun erstmals zeigen, dass Lichtrezeptoren, die die Intensität des blauen oder des roten Lichts messen können, nicht nur die Gentranskription verändern, sondern direkt die Aktivität von Enzymen im Stoffwechsel steuern."
Ein rascher Lichtwechsel von Blau- zu Rotlicht und umgekehrt beeinflusse zwar nicht die Photosynthese-Leistung, der Stoffwechsel werde aber innerhalb von 15 Minuten drastisch umgesteuert. "So können im Rotlicht gewachsene Zellen, die in einem blauen Lichtmilieu weiter kultiviert werden, zwar noch immer Photosynthese treiben, aber nicht mehr wachsen."
Diese "Lichtschalter" könne man nun benutzen, um den Kohlenstofffluss in Zellen zu steuern. Der Nachweis dafür gelang mittels der am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung etablierten Metabolomplattform MetaPro. "Es eröffnen sich damit neue Wege für die biotechnologische Steuerung von Zellen", erklärt Christian Wilhelm.
"Diese Arbeit ist ein weiterer Beleg für den Mehrwert von intensiven Kooperationen zwischen außeruniversitären und universitären Einrichtungen, insbesondere mit der Fakultät für Biowissenschaften, Pharmazie und Psychologie" freut sich Prof. Martin von Bergen, Sprecher des Departments für Metabolomics am UFZ und einer der Mitautoren.
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