Aufklärung des pilzlichen Immunsystems: Analyse der globalen Genregulation vermittelt durch das mRNA-bindende Protein CSX1 in virusinfiziertem Fusarium graminearum.

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Bormann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Biochemie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283589647

Der Antragsteller befasst sich mit der Infektionsbiologie eines der weltweit bedeutendsten phytopathogenen Pilze auf Getreide, Fusarium graminearum. Der Befall mit Fusarien verursacht weltweit volkswirtschaftliche Schäden in Milliardenhöhe. Das zur Förderung vorgeschlagene Projekt befasst sich mit der Interaktion des Mykovirus FgV-Ch9 mit F. graminearum. Die Abundanz des Virus im Zytoplasma des Pilzes hat direkten Einfluss auf dessen vegetatives Wachstum, sexuelle und asexuelle Vermehrung sowie die Virulenz. Diese Phänotypen decken sich mit jenen, die beobachtet werden können, wenn das mRNA-bindendes Protein CSX1 in F. graminearum ausgeschaltet wird. Die funktionelle Verbindung von CSX1 und Virus konnte experimentell untermauert werden. Eine Virusinfektion führt im Wildtypen zu einer drastischen transkriptionellen Herunterregulation von CSX1. Des Weiteren zeigen Pilzmutanten, in denen CSX1 konstitutiv expremiert wird, keinerlei Symptome nach einer Infektion mit dem Virus. Hieraus wird geschlossen, dass das Expressionslevel von CSX1 dessen Fitness determiniert und die gezielte Herunterregulation von CSX1 eine neuartige und bislang nicht beschriebene Immunreaktion darstellen könnte. Um diese Hypothese zu untermauern beabsichtigt der Antragsteller, die globalen Auswirkungen einer Virusinfektion und den CSX1-Mutantionen (Deletion und Überexpression) mittels RNA-Sequenzierung vergleichend zu untersuchen. Ziel ist es, Gene zu identifizieren, die in gleichem Maße vom Virus und von CSX1 reguliert werden und die folglich Bestandteil der Immunreaktion sein könnten. Diese Gene sollen in der Folge ebenfalls funktional charakterisiert werden. Des Weiteren ist geplant, die Funktion von CSX1 näher zu untersuchen. Hierzu soll der Einfluss von CSX1 auf die Umsatzraten von Transkripten im Myzel des Pilzes nachgewiesen werden. In einer dritten Säule soll ermittelt werden, welche spezifischen Transkripte von CSX1 gebunden werden. Hierzu soll mRNA kovalent an CSX1 gebunden werden und nach der Aufarbeitung sequenziert werden. Zusammengenommen eignen sich die Experimente dafür, die Existenz eines pilzlichen Immunsystems zu belegen. Die wesentlichen Komponenten des Systems werden über Bindeassays und vergleichende Transkriptomsequenzierungen nachgewiesen. Die Aufklärung der zugrundeliegenden Signalwege wird schlussendlich die Wege zu neuen Züchtungsansätzen eröffnen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Michael Freitag