Rolle und Wirkungsmechanismus von unterdrückter Serin-Hydrolase Aktivität im Apoplast während der Infektion von Pflanzen mit Pseudomonas syringae

• Antragsteller: Professor Dr. Renier A.L. van der Hoorn
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 245104334

Der extrazelluläre freie Diffusionsraum außerhalb der eigentlichen Pflanzenzellen (Apoplast) ist die weltweit umfassendste biotische Grenzschicht. Diese feuchte Oberfläche ist reich an Nährstoffen, so dass sich im Laufe der Zeit viele Mikroben, vorrangig symbiotische und pathogene Bakterien, an diese Umgebung angepasst haben. Im Apoplast sind pflanzliche Hydrolasen lokalisiert, die während einer mikrobiellen Infektion als Immunantwort von der Pflanzenzelle in erhöhten Mengen sekretiert werden. Es wird angenommen, dass diese Hydrolasen verschiedene Komponenten des Pathogens zu Elicitoren abbauen, welche in der Pflanze eine Abwehrantwort auslösen. Auf der anderen Seite gibt es zunehmende Hinweise, dass Mikroorganismen den Apoplast manipulieren und auf diese Weise die Aktivität solcher Wirts-Enzyme unterdrücken können. Es ist jedoch weitgehend unklar, wie und warum und im welchen Umfang dies stattfindet. Unsere vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die Aktivität der sekretierten pflanzlichen Serin-Hydrolasen während der Infektion von Pseudomonas syringae auf Nicotiana benthamiana durch sekretierte Inhibitoren unterdrückt wird. Interessanterweise zeigten proteomische Untersuchungen eine Akkumulation von Pflanzen-kodiertem Kunitz-Inhibitor im Apoplast von infizierten Pflanzen, welches zu der interessanten Hypothese führt, dass Pseudomonas gezielt einen Anstieg der Kunitz- Konzentration im Wirt induziert, um die Hydrolase-Aktivität im Apoplast zu unterdrücken. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, diese Hypothese zu bestätigen und dabei sowohl die biologische Relevanz der unterdrückten Hydrolase-Aktivität deutlich zu machen, als auch die entsprechenden molekularen Wirkungsmechanismen aufzuklären. Hierzu sollen verschiedene experimentelle Ansätze angewendet werden, wie z.B Gen-Silencing, Komplementationsanalysen mit synthetischen mutierten Genen sowie Aktivitätsprofiling in Verbindung mit Pathogen-Tests.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen