206152 Molekulare Physiologie A (S+Pr) (SoSe 2026)

In dieser Veranstaltung werden aktuelle molekularbiologische Methoden und konzeptionelle Strategien zur molekularen Analyse von Organismen vermittelt. Die angewandten Techniken umfassen u.a.:
• RNA-Isolierung mittels Phenol-Chloroform-Extraktion
• RNA-Konzentrationsmessung
• Reverse Transkription
• Semiquantitative PCR

Wir legen besonderen Wert auf ein umfassendes Verständnis der angewandten Methoden und vermitteln im aktiven Austausch mit den Studierenden molekularbiologische Grundkenntnisse im Labor.

Hintergrund:
Alternatives Spleißen ist ein zentraler posttranskriptioneller Regulationsmechanismus in Eukaryoten, bei dem aus einer einzigen prä-mRNA verschiedene reife Transkriptvarianten entstehen. Dieser Prozess wird durch das Spleißosom vermittelt, das Introns entfernt und Exons in variabler Kombination verknüpft. In der Modellpflanze Arabidopsis thaliana ist alternatives Spleißen außerordentlich weit verbreitet: Mindestens rund 61 % der intronhaltigen Gene, nach umfassenderen Datensätzen sogar etwa 70 % der multi-exonischen Gene, zeigen alternative Spleißereignisse. In Pflanzen ist dabei insbesondere die Intronretention eine häufige Form, auch wenn neuere Analysen zeigen, dass weitere Ereignistypen funktionell ebenfalls sehr bedeutsam sind.
Für Pflanzen hat alternatives Spleißen eine besondere biologische Relevanz, da sessile Organismen Umweltveränderungen nicht durch Ortswechsel ausweichen können. Stattdessen müssen sie ihre Genexpression schnell und flexibel an abiotische Stressfaktoren wie Trockenheit, Salz, Hitze oder Kälte anpassen. Gerade in Arabidopsis wird alternatives Spleißen im Vergleich zu Tieren überproportional für Stressantworten genutzt und stellt damit eine eigenständige regulatorische Ebene neben der reinen Änderung der Transkriptmenge dar. Die entstehenden Isoformen können die Stabilität von mRNAs, ihre Anfälligkeit für nonsense-mediated decay (NMD), ihre Translationseffizienz oder die Bildung funktionell unterschiedlicher Proteine beeinflussen. Zudem werden Spleißfaktoren selbst, etwa SR-Proteine, durch Stress reguliert und sind mit Signalwegen wie der ABA-vermittelten Stressantwort verknüpft.
Besonders deutlich wird diese Bedeutung bei Kältestress. Nach einer Absenkung der Temperatur kommt es in Arabidopsis bereits innerhalb der ersten Stunden zu einer massiven und dynamischen Umprogrammierung des Spleißmusters. Hunderte Gene zeigen frühe, teils ausschließlich durch alternatives Spleißen vermittelte Veränderungen, darunter Transkriptionsfaktoren sowie Spleißfaktoren und RNA-bindende Proteine. Auch nichtkodierende RNAs reagieren empfindlich auf kleine Temperaturänderungen. Diese Befunde zeigen, dass alternatives Spleißen ein wesentlicher Bestandteil der Kälteantwort und Kälteakklimatisierung von Arabidopsis thaliana ist.