Rolle reaktiver Sauerstoffspezies bei der Regulierung des MAPK-gesteuerten chemotrophen Wachstums und der Infektion durch das Pflanzenpathogen Fusarium oxysporum

• Antragstellerin: Dr. Daniela Elisabeth Nordzieke
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280327700

Chemotropismus, das gerichtete Wachstum von Organismen hin zu einem chemischen Gradienten, bestimmt grundlegende Lebensprozesse in filamentösen Pilzen wie den Nährstofferwerb, die sexuelle und nicht-sexuelle Hyphenfusion und die Wirtsinfektion durch pathogene Vertreter. Trotz der zentralen Stellung des Chemotropismus innerhalb pilzlicher Regulationsprozesse, sind bis dato weder die verantwortlichen Signalmoleküle, noch die entsprechenden Rezeptoren oder die daraufhin angestoßenen Signalwege bekannt. Zur Klärung dieser vielen offenen Fragen hat das Gastinstitut an der Universität von Córdoba ein quantitatives Testverfahren zur Untersuchung des gerichteten Wachstums des pflanzenpathogenen Pilzes Fusarium oxysporum hin zu verschiedenen Gradienten entwickelt. Die Anwendung dieses Verfahrens erlaubte bereits die gezielte Identifizierung von molekularen Faktoren der chemotrophen Antwort. Hierbei konnte gezeigt werden, dass der Signalweg um die Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK) Mpk1 hauptverantwortlich für das gerichtete Wachstum zur Wirtspflanze ist. Des Weiteren wurden von der Pflanzenwurzel sekretierte Klasse III Peroxidasen als Auslöser dieser Antwort identifiziert, ein Befund, der ein Zusammenspiel von MAPK Signalwegen und reaktiven Sauerstoffspezies (RS) nahelegt. In diesem beantragten Projekt beabsichtigen wir einerseits, die vermeintliche Rolle von NADPH Oxidasen (Nox) als RS-Produzenten in der Aktivierung von MAPK Signalwegen in Prozessen des gerichteten Wachstums und der Pflanzeninfektion zu untersuchen. Andererseits sollen Proteine, welche gezielt durch die Peroxidase-Reaktion oxidiert werden, identifiziert werden. Methoden der Wahl sind hierbei die Aktivitätsmessung von MAPK mithilfe von Immunoblot Analysen, phänotypische Testverfahren, die Herstellung von veränderten Proteinen (site-directed mutagenesis) und der Nachweis von redox-veränderlichen Cysteinen in Zielproteinen. Die so gewonnenen Ergebnisse sollen zum ersten Mal den implizierten Zusammenhang von MAPK und RS während der Pflanzeninfektion zeigen und die Regulation des gerichteten Wachstums näher beleuchten. Zusätzlich wird die hier angestrebte Identifizierung von RS-Zielproteinen eine gezielte Herstellung von Fungiziden zur Vermeidung von Ernteausfällen ermöglichen. Zusammengenommen verbindet dieses Projekt die Expertisen der Antragsstellerin und des Gastinstitutes bzgl. RS in pilzlichen Signalwegen und der Untersuchung der chemotrophen Antwort. Des Weiteren ermöglicht es der Antragstellerin die Erforschung eines hochaktuellen Themas in einem internationalen Umfeld und damit die Grundsteinlegung für eine erfolgreiche wissenschaftliche Karriere in Deutschland.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Antonio Di Pietro, Ph.D.