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

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Es ist hinlänglich bekannt, dass proteolytische Stoffwechselwege wie die Autophagie und das Ubiquitin-Proteasom-System an einer Vielzahl von zellulären Prozessen beteiligt sind, darunter die Entwicklung, die Kontrolle der Proteinqualität, die Signalübertragung und die Reaktion auf verschiedene Reize. Trotz jüngster Bemühungen fehlt es jedoch an Wissen darüber, wie Krankheitserreger diese Wege modulieren und welche Zielproteine abgebaut werden, die in die Pflanzenimmunität involviert sind. Hier zeigen wir, wie Xanthomonas die Autophagie über den Typ-III-Effektor XopL unterdrückt, um seinem eigenen Abbau zu entgehen. Wir haben festgestellt, dass XopL von Xanthomonas eine E3-Ligase-Aktivität aufweist, um die Autophagie-Komponente SH3P2 abzubauen und so die Autophagie zu unterdrücken. Wir haben fundierte Beweise dafür, dass der Effektor die Autophagie blockiert, um seinem eigenen Abbau durch den Autophagie-Weg zu entgehen und die Virulenz von Xanthomonas in Pflanzen zu erhöhen. Darüber hinaus haben unsere Forschungsarbeiten das ARF-GEF-Protein BIG5, auch bekannt als MIN7, als neuen Modulator der Autophagie identifiziert, der den Vesikeltransport mit autophagischen Prozessen verknüpft. Es wurde gezeigt, dass der Verlust von BIG5 die Autophagie aktiviert, was auf seine regulierende Rolle in diesem Stoffwechselweg hinweist. Insgesamt hat unsere Studie das Verständnis dafür vertieft, wie diese Abbauwege in der pflanzlichen Immunität funktionieren und wie Krankheitserreger sie ausnutzen können, was letztlich zu einer verbesserten Widerstandsfähigkeit der Landwirtschaft gegen Krankheiten beiträgt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Microbial Effector Proteins – A Journey through the Proteolytic Landscape. Trends in Microbiology, 28(7), 523-535.
  Langin, Gautier; Gouguet, Paul & Üstün, Suayib
  
• A bacterial effector counteracts host autophagy by promoting degradation of an autophagy component. The EMBO Journal, 41(13).
  Leong, Jia Xuan; Raffeiner, Margot; Spinti, Daniela; Langin, Gautier; Franz‐Wachtel, Mirita; Guzman, Andrew R.; Kim, Jung‐Gun; Pandey, Pooja; Minina, Alyona E.; Macek, Boris; Hafrén, Anders; Bozkurt, Tolga O.; Mudgett, Mary Beth; Börnke, Frederik; Hofius, Daniel & Üstün, Suayib
  
• Crossing paths: recent insights in the interplay between autophagy and intracellular trafficking in plants. FEBS Letters, 596(17), 2305-2313.
  Gouguet, Paul & Üstün, Suayib
  
• Selective autophagy: adding precision in plant immunity. Essays in Biochemistry, 66(2), 189-206.
  Leong, Jia Xuan; Langin, Gautier & Üstün, Suayib
  
• The Arabidopsis SAC9 enzyme is enriched in a cortical population of early endosomes and restricts PI(4,5)P2 at the plasma membrane. eLife, 11.
  Lebecq, Alexis; Doumane, Mehdi; Fangain, Aurelie; Bayle, Vincent; Leong, Jia Xuan; Rozier, Frédérique; Marques-Bueno, Maria del; Armengot, Laia; Boisseau, Romain; Simon, Mathilde Laetitia; Franz-Wachtel, Mirita; Macek, Boris; Üstün, Suayib; Jaillais, Yvon & Caillaud, Marie-Cécile
  
• Interplay between autophagy and proteasome during protein turnover. Trends in Plant Science, 28(6), 698-714.
  Raffeiner, Margot; Zhu, Shanshuo; González-Fuente, Manuel & Üstün, Suayib
  
• The Plant Ubiquitin–Proteasome System as a Target for Microbial Manipulation. Annual Review of Phytopathology, 61(1), 351-375.
  Langin, Gautier; González-Fuente, Manuel & Üstün, Suayib
  
• XopM, An FFAT Motif‐Containing Type III Effector Protein From Xanthomonas, Suppresses MTI Responses at the Plant Plasma Membrane. Molecular Plant Pathology, 25(12).
  Brinkmann, Charlotte; Bortlik, Jennifer; Raffeiner, Margot; González‐Fuente, Manuel; Börnke, Linus F.; Üstün, Suayib & Börnke, Frederik
  
• ATG8 delipidation is not universally critical for autophagy in plants. Nature Communications, 16(1).
  Zou, Yong; Ohlsson, Jonas A.; Holla, Sanjana; Sabljić, Igor; Leong, Jia Xuan; Ballhaus, Florentine; Krebs, Melanie; Schumacher, Karin; Moschou, Panagiotis N.; Stael, Simon; Üstün, Suayib; Dagdas, Yasin; Bozhkov, Peter V. & Minina, Elena A.
  
• Autophagy restricts tomato fruit ripening via a general role in ethylene repression. New Phytologist, 246(6), 2392-2404.
  Kumaran, Girishkumar; Pathak, Pradeep Kumar; Quandoh, Ebenezer; Devi, Jyoti; Mursalimov, Sergey; Alkalai‐Tuvia, Sharon; Leong, Jia Xuan; Schenstnyi, Kyrylo; Levin, Elena; Üstün, Suayib & Michaeli, Simon