"Offenes Chromatin" beim "Priming" von Abwehrgenen und bei der systemischen Immunität von Arabidopsis

• Antragsteller: Professor Dr. Uwe Conrath
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 271511104

Nach einer lokalen Infektion mit einem Krankheitserreger können auch die nicht-befallenen Blätter einer Pflanze für eine schnellere und stärkere Abwehrreaktion bei einem Zweitbefall vorbereitet (geprimt) werden. Dabei kommt es oft zum Auftreten einer induzierten Immunantwort, die als systemisch erworbene Resistenz (engl. systemic acquired resistance; SAR) bezeichnet wird. In Arabidopsis thaliana sind schlummernde Komponenten der Signalübertragung (z.B. die MAP-Kinasen MPK3 und MPK6) und der Hitzeschock-Transkriptionsfaktor HsfB1 fürs Priming von Abwehrgenen und für die SAR nötig. Darüber hinaus kommt es beim Priming zu spezifischen Histon-Modifikationen (z.B. Methylierung, Acetylierung) an den Promotoren von Abwehrgenen. Andere regulatorische DNA-Elemente (z.B. intergenische Enhancer), die am Priming von Abwehrgenen und an der SAR beteiligt sind, blieben bisher aber weitgehend unbekannt. Um solche DNA-Elemente und mittel- bis langfristig auch die mit ihnen interagierenden, regulatorischen DNA-Bindeproteine (z.B. Transkriptionsfaktoren, Chromatin-modifizierende Proteine) zu identifizieren, haben wir die effiziente Formaldehyd-unterstützte Isolierung von regulatorischen DNA-Elementen (engl. formaldehyde-assisted isolation or regulatory elements; FAIRE) fürs Chromatin aus Arabidopsis-Blättern entwickelt. Zunächst werden wir mit FAIRE-seq eine genomweite Identifizierung aller regulatorischen DNA-Elemente (offenen Chromatins) beim Priming der systemischen Immunantwort von Arabidopsis durchführen. Die erhaltenen Daten werden wir mit denen einer globalen Genexpressionsanalyse derselben Proben abgleichen. Dadurch werden wir neue, regulatorische DNA-Elemente (z.B. Enhancer-Sequenzen) identifizieren, die fürs Priming von Abwehrgenen bei der SAR in Arabidopsis wichtig sind. Die Relevanz der neu identifizierten, regulatorischen DNA-Elemente werden wir am Beispiel einiger ausgesuchter Loci belegen. Diese Untersuchungen sind eine unabdingbare Voraussetzung, um mit für das Priming wichtigen, regulatorischen DNA-Elementen eine unvoreingenommene Analyse von DNA-Bindeproteinen (z.B. Transkriptionsfaktoren, Chromatin-modifizierenden Enzymen) beim Priming und der SAR mithilfe der reversen Chromatin-Immunopräzipitation zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen