Aufklärung der Mechanismen über die der TALE-ähnliche Effektor Brg11 aus Ralstonia solanacearum die bakterielle Welke begünstigt

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Lahaye
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413908990

Pflanzenpathogene sind eine fortwährende Bedrohung der globalen Ernährung. Für eine erfolgreiche Invasion von Pflanzen injizieren mikrobielle Pflanzenschädlinge Effektorproteine in die Wirtszellen, um deren Metabolismus zu ihren Gunsten zu verändern. Eine umfassende Kenntnis der Effektorprotein-Wirkmechanismen ermöglicht die gezielte Züchtung Schädlings-resistenter Nutzpflanzen und ist daher ein zentrales Anliegen der Phytopathologie.Ralstonia solanacearum ist ein bakterielles Pflanzenpathogen, das bei zahlreichen Nutzpflanzen die bakterielle Welke auslöst. Wir untersuchen das R. solanacearum-Protein Brg11, das Homologie zu Transkriptionsfaktor-ähnlichen Effektorproteinen (TALEs) aus Xanthomonas aufweist. TALEs binden Zielsequenzen (EBEs) in pflanzlichen Wirtspromotoren, aktivieren die Transkription dahinterliegender Suszeptibilitäts (S)-Gene und bedingen so eine erhöhte Anfälligkeit der Wirtspflanzen gegenüber Xanthomonas. Da Brg11 Ähnlichkeit zu TALEs aufweist, ist es wahrscheinlich, dass Brg11 ebenfalls über Aktivierung eines S-Gens die Anfälligkeit des Wirtes erhöht. Unser Ziel ist es, Brg11-aktivitierte Wirtsgene zu identifizieren, um zu klären, wie Brg11 die bakterielle Welke begünstigt.Für Brg11 konnten wir eine 18 Basenpaar lange DNA-Bindesequenz (Brg11-EBE) bestimmen. Brg11-EBE-ähnliche Sequenzen wurden anschließend in zahlreichen R. solanacearum Wirtsgenomen - vor Arginindecarboxylase (ADC)-Genen gefunden. Transkriptanalysen weisen darauf hin, dass ADC1 und ADC2 die einzigen direkten Brg11-Zielgene in Tomate sind. Eine Analyse der Brg11-induzierten und intrinsischen ADC-Transkripte zeigte, dass diese kurze (100 bps) bzw. lange (450 bps) 5’-UTRs aufweisen. Vorläufige Ergebnisse zeigen, dass die Translation der langen, intrinsischen ADC-Transkripte durch Metabolite feedback reguliert ist, die aufgrund der enzymatischen Aktivität der ADC-Proteine in der Zelle akkumulieren. Im Gegensatz dazu wird die Translation Brg11-induzierter ADC-Transkripte nicht durch zelluläre Kontrollmechanismus begrenzt. Im Rahmen dieses Antrages möchten wir:- die translationale Regulation von intrinsischen und Brg11-induzierten ADC-Transkripten untersuchen,- ein Katalog an Metaboliten erstellen, die durch erhöhte ADC-Proteinlevel entstehen,- Wachstums-inhibierende/-fördernde Wirkung von Brg11-induzierten Metaboliten auf andere Pflanzen-assoziierte Mikroben analysieren,- zelluläre Reportersysteme etablieren, über die Brg11 und Brg11-induzierte Veränderungen in den Zellen sichtbar gemacht werden können und- Brg11-induzierte Veränderungen auf transkriptioneller und translationaler Ebene untersuchen.Unsere Studien werden Einblicke geben, wie die Brg11-induzierte Aktivierung der ADC-Gene Bakterielle Welke in Tomate begünstigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen