Charakterisierung der molekularen Mechanismen der RPM1 Protein Funktion und Lokalisierung

• Antragsteller: Dr. Farid El Kasmi
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234728771

Pflanzen sind, im Gegensatz zu Tieren, auf ein angeborenes Immunsystem beschränkt. Trotz intensiver Forschung liegen basale molekulare Vorgänge der Resistenzentwicklung noch immer weitgehend im Dunkeln. Das langfristige Ziel dieses Projektes ist es, Mechanismen zu identifizieren, die zur Aktivierung intrazellulärer Immun-Rezeptoren führen und die spezifische Funktionsweise der aktivierten Rezeptoren als Grundlage einer erfolgreichen Immunantwort zu charakterisieren. Der Fokus liegt dabei auf einem Mitglied der NLR Protein-Superfamilie. NLRs wurden ursprünglich in Pflanzen endeckt und erst später auch in Tieren nachgewiesen, wo sie eine zentrale Rolle im angeborenen Immunsystem spielen und die Immunantwort gegen Infektions- und Autoimmunkrankheiten regulieren. Einmal aktiviert, induzieren NLRs eine komplexe Immunantwort, die zur Eindämmung des Erregers führt. Trotz der zentralen Rolle dieser Proteine für die angeborene Immunität von Tieren und Pflanzen gibt es bis heute kein allgemeingültiges Modell, das den Übergang vom inaktiven in den aktiven, Signal-kompetenten Zustand nach Erkennung eines mikrobialen Signals beschreibt. Neueste Forschungsergebnisse demonstrieren, dass nicht alle NLRs nach demselben Prinzip funktionieren und aktiviert werden, was auf mechanistische Unterschiede in der Funktionsweise hindeutet.Mittels biochemischer und zellbiologischer Methoden beabsichtige ich, die molekularen Mechanismen zu charakterisieren, welche die Aktivierung, Konfirmation und Lokalisation des pflanzlichen NLR Proteins RPM1 regulieren. In transienten Experimenten mit N. bethamiana und darauffolgenden, detallierten Versuchen mit transgenen Arabidopsis Pflanzen möchte ich die spezifische Funktion einzelner Domänen von RPM1 für die Initiierung einer robusten Immunantwort untersuchen. Um Interaktoren aktivierten RPM1s identifizieren zu können, werde ich einen eleganten Ansatz nutzen, der es mir erlaubt, RPM1 assoziierte Proteine quasi einzufrieren. Zudem beabsichtige ich einen Mutaten-Screen weiterzuführen, der dafür ausgelegt ist Gene zu isolieren, die für die Regulation aktivierten RPM1s von Bedeutung sind.NLR Rezeptoren werden von allen höheren Landpflanzen genutzt, um Pathogene zu erkennen und abzuwehren. Ähnlich verhält es sich im Tierreich. Dort findet man NLR Rezeptoren in Wirten so unterschiedlich wie Seegurke und Mensch. Nur wenn wir die der NLR Funktion zugrundeliegenden Mechanismen verstehen, können wir in einer vernüftigen Art und Weise das Immunsystem von Nutzpflanzen vorteilhaft verändern und auch neue Behandlungsmethoden für verschiedene menschliche Krankheiten entwickeln. Deswegen ist es überaus wichtig, im Detail zu verstehen, wie Signal-kompetente Rezeptoren vor einer Infektion organisiert sind, wie die genauen Mechanismen ihrer Aktivierung funktionieren und wie diese Aktivierung in eine angemessene Immunantwort übersetzt wird.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Jeffrey Dangl