Proteolytische Abbauwege und Ihre Rolle in der pflanzlichen Abwehr

• Antragsteller: Professor Dr. Suayib Üstün
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400923110

Autophagie und das Ubiquitin-Proteasom System (UPS) stellen zwei zentrale Wege zum Proteinabbau in eukaryontischen Zellen dar. Durch sie werden zahlreiche zelluläre Prozesse während der Entwicklung und als Antwort auf Umweltreize wie z.B. mikrobielle Infektionen koordiniert. In tierischen Zellen ist der Beitrag von Autophagie und der UPS an der anti-bakteriellen Immunantwort gut dokumentiert. Zahlreiche pathogene Bakterien besitzen die Fähigkeiten diese Abbauwege zu ihrem eigenen Vorteil während der Infektion auszunutzen. In Pflanzen wurde kürzlich das UPS als ein zentraler Knotenpunkt in der pflanzlichen Immunabwehr identifiziert, das durch Bakterien umgesteuert wird um Ihre Virulenz zu steigern. Jedoch ist die Rolle der Autophagie während der Pflanze-Bakterien Interaktion weit weniger gut verstanden. Neuere eigene Arbeiten deuten darauf hin, dass das phytopathogene Bakterium Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (Pst) Autophagie in Wirtszellen aktiviert um seine Pathogenität zu fördern. Basierend auf diesen Befunden wurde eine umfangreiche Proteom Analyse der möglichen pathogen-induzierten Autophagiesubstrate durchgeführt. Diese ergab, das neben dem Proteasom, auch Bestandteile anderer Prozesse wie des RNA Metabolismus, der Protein Translation und von Signal Transduktionwegen durch Autophagie abgebaut werden können. Dies führt zu der Hypothese, das Pflanzenpathogene zentrale proteolytische Abbauwege zu ihrem eigenen Vorteil umfassend umsteuern. Im Rahmen von diesem Projektantrag sollen folgende Fragestellungen bearbeitet werden: 1) Die funktionelle Charakterisierung von Proteinen die durch Pathogen-induzierter Autophagie abgebaut werden und die Generierung eines umfangreichen Katalogs möglicher Proteasom- und Autophagiesubstrate durch eine vergleichende Ubiquitylome Proteom-Analyse, 2) Die mögliche Wechselwirkung zwischen der Proteinsekretion und der Autophagiemaschinerie, 3) Wie die Protein Translation durch Pathogen-aktivierende Autophagie moduliert wird. Die molekulare und funktionelle Charakterisierung von bakteriellen Typ-III Effektoren wird dazu beitragen die Mechanismen wie phytophagone Bakterien die Autophagie ausnutzen, aufzuklären. Die Beantwortung dieser Fragestellungen wird zeigen, wie sich bakterielle Pathogene proteolytische Abbauwege zur Unterdrückung der pflanzlichen Immunantwort zu Nutze machen .

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen