T R E F F P U N K T FO R SC H U N G

6 © 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chem. Unserer Zeit, 2014, 48, 6 –10

nium-Aufnahme durch den Kanal detailliert charakterisiert werden.

Carnivore Pflanzen leben aufnährstoffarmen Böden und sind inder Lage, zusätzliche Nährstoffedurch ihre Fangblätter aufzunehmen.Bei der Venus-Fliegenfalle Dionaeamuscipula schließt sich die zweilap-pige Blattstruktur hermetisch, wennein Insekt bei einem Kontakt mit be-rührungsempfindlichen Zellen Akti-onspotenziale auslöst. Weitere Kontak-te bei Fluchtversuchen veranlassendiese sensitiven Zellen ein Hormonauszuschütten. Dieses lässt Drüsen,die dicht gedrängt auf der innerenOberfläche liegen, ein saures und lyti-sches Verdauungssekret ausschütten.

Für Laborversuche eignet sich als Hormon-Mimetikum Coronatin(COR). Um zu klären, welches dieHauptprodukte der Verdauung in die-sem „grünen Magen“ sind, wurde dasVerdauungssekret von COR-aktivier-ten Fangblättern gewonnen. Mit die-sem ließen sich Insekten als Modell-protein Casein zersetzen. Diese Ver-dauung führte sowohl zu einem Am-monium-Anstieg als auch zur Gene-rierung verschiedener Aminosäuren.Alle Komponenten von Casein wur-den wiedergefunden, mit einer Aus-nahme: Glutamin. Demnach baut eineGlutamin-Deaminase im Verdauungs-sekret gezielt Glutamin unter Freiset-zung von Ammonium ab.

Phylogenetische Studien platzier-ten den Ammoniumkanal der Fliegen-falle zwischen denen der Pflanzenund denen in anderen Reichen. DieTertiärstruktur kann als Trimer ange-nommen werden, das drei hydropho-be Poren besitzt.

Bereits vier Stunden nach demFang einer Beute beginnt die Expres-sion des Ammoniumkanals DmAMT1.Das auslösende Signal ist hierbeinicht das Ammonium selbst, sondernder Fang der Beute. Die Ammonium-Konzentration in der Falle steigt erstim Zuge der Verdauung und ändertdas Membranpotenzial der Zellen desFangblatts. Durch die früher einset-zende Synthese von DmAMT1 stehenbereits die Transporter für die span-nungsabhängige Aufnahme bereit.Der äußere pH-Wert beeinflusst da-bei den Transport kaum.

Noch nachzuweisen ist, ob mitdem Transport von Ammonium in dieDrüsen eine Freisetzung von Proto-nen einhergeht. Dies könnte eine Er-klärung für die starke Ansäuerung desVerdauungssekretes sein, was eineweitere Degradierung der Beutepro-teine fördert. Der neu gefundene Am-monium-Kanal DmAMT1 erschließtdie Beute als Stickstoff-Quelle imReich der fleischfressenden Pflanzen.

[1] S. Scherzer et al., Current Biology 2013,dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.07.028,1–9.

Sylvia Feil, Burgdorf

T R I C K S D E R C A R N I VO R E N

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Die Venus-Fliegenfalle bessert ihre Nährstoffversor-gung auf, indem sie Insekten fängt und verdaut. Bis-lang unbekannt war, dass sie dabei Proteine ihrerBeute als Ammonium-Quelle nutzt [1]. Der neu ent-deckte Ammonium-Transporter arbeitet als span-nungsabhängiger Ionenkanal.

Abb. 1 a) Das Fangblatt der Venus- Fliegenfalle schließt sich um die Beuteund wird zum „grünen Magen“. (Bild: Christian Wiese); b) Im Querschnitterkennt man die Drüsen (rot), die dieVerdauungsenzyme abgeben und danndie freigesetzten Nährstoffe aufneh-men. (Bild: Maria Escalante Perez)

Ammonium-Kanal in Venus-Fliegenfalle

In vielen höheren Pflanzen ist Am-monium (NH4

+) die bevorzugte Stick-stoffquelle. Für dessen Aufnahme gibtes zwei Transporter-Familien: AMT1und AMT2. Allerdings scheint das be-vorzugte Substrat der AMT2-Trans-porter ungeladenes Ammoniak (NH3)zu sein. Je nach Herkunftspflanzeweisen AMT1-Transporter entwedereine pH-Abhängigkeit auf, was für ei-nen Transport-Mechanismus von Am-monium im Gegenzug mit Protonendurch Transporter spricht, oder keineSensitivität auf den äußeren pH-Wert,was ein Merkmal von Kanälen ist.

Der Ammonium-Fluss durch Ka-näle kann mittels elektrophysikali-scher Messungen des Membranpo-tenzials verfolgt werden. Das Ruhe-potenzial von Pflanzenzellen in Nähr-lösung liegt bei etwa 130 Millivolt.Die Aufnahme von Ammonium indiesen Zellen bewirkt eine Depolari-sation auf etwa –90 Millivolt. Um dendurch das entdeckte AMT-Gen codier-ten Ammonium-Transport losgelöstvom pflanzlichen Hintergrund zu be-trachten, wurde dieses Gen in Eizel-len des Krallenfrosches Xenopus lae-vis eingebaut. Mittels elektrophysio-logischer Methoden konnte in die-sem Expressionssystem die Ammo -

a)

b)