Analyse von pflanzlichen Stress-Granula bei einer viralen Infektion

• Antragsteller: Dr. Björn Krenz
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388668779

Pflanzenviren haben die Fähigkeit die zellulären Maschinerien und Prozesse des Pflanzenwirts zu ihren Gunsten umzuprogrammieren. Virus-Wirts-Interaktionen führen z. B. zur Hemmung des programmierten Zelltods, zur Beeinträchtigung der intrazellulären Signaltransduktion oder zur Unterdrückung pflanzlicher Abwehrmechanismen. Diese Studie fokussiert auf die Pflanzenviren abutilon mosaic virus (AbMV) und cleome leaf crumple virus (ClLCrV), beide gehören zu der Familie der Geminiviridae, sowie das Potyvirus turnip mosaic virus (TuMV). TuMV ist ein Einzelstrang-RNA Virus, dessen Genom für ein großes Polyprotein und ein weiteres kleines Protein kodiert. Das Polyprotein wird in mehrere kleinere Proteine prozessiert und eines davon wird als P1 bezeichnet. P1 fungiert als Protease, es wird jedoch eine weitere Funktion von P1 bei der Beeinträchtigung der Bildung von Stress Granulas (SGs) vermutet. Das Genom von AbMV und ClLCrV besteht jeweils aus zwei zirkulären Einzelstrang DNAs, die als DNA A und DNA B benannt sind. Auf der DNA-B sind zwei Proteine kodiert, die für den intra-und interzellulären Transport essentiell sind: zu einem das movement protein und zum anderen das nuclear shuttle protein (NSP). NSP ist für den Transport der viralen DNA zwischen Zytoplasma und Zellkern verantwortlich. Kürzlich konnte von uns gezeigt werden, dass das NSP mit dem Ras-GAP SH3 domain binding protein (G3BP) interagiert, das ein wesentlicher Bestandteil der SGs ist. SGs sind zytoplasmatisch lokalisierte RNA-Protein-Komplexe, die sich bei biotischem oder abiotischem Zellstress bilden. SGs fungieren in der Regulation der Genexpression und sind Teil der zellulären Stressantwort, indem sie initiierte Translationskomplexe arretieren. G3BP ist dabei das Schlüsselenzym zur Bildung der SGs und ist daher für einige tierische und humane Viren ein bevorzugtes Ziel, um die Funktion der SGs auszuschalten. NSP interagiert mit G3BP und die Vermutung liegt nahe, dass auch Pflanzenviren die SGs inaktivieren, um die Expression von viralen Proteinen aufrecht zu halten. Die Rolle von pflanzlichen SGs in der antiviralen Stressantwort ist kaum erforscht, daher ist es das Ziel dieser Studie pflanzliche SGs genauer zu charakterisieren. Im Fokus soll das Zwischenspiel von SGs und Pflanzenvirus stehen. G3BP ist essentiell für die Formierung von SGs in tierischen oder humanen Zellen, daher wird zuerst G3BP aus Arabidopsis thaliana (A.t.) durch Untersuchungen an G3BP Überexpressions und KO A.t. Linien unter Normal und Stressbedingungen genauer charakterisiert. Ein proteomischer Ansatz soll die Zusammensetzung von SGs aufklären und die funktionelle Rolle der viralen Proteine NSP und P1 in der Inhibierung von SGs soll untersucht werden. Zusammenfassend sollen diese Untersuchungen Aufschluss über die Strategien geben, wie Pflanzenviren mit SGs bzw. deren Komponenten interagieren, um Mechanismen abzuleiten, wie pflanzliche SGs funktionieren und wie Pflanzenviren diese Mechanismen umgehen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen