Erforschung der mechanistischen Details der ShRK vermittelten Signalweiterleitung bei der Interaktion von Arabidopsis thaliana und dem obligat biotrophen Oomyzeten Hyaloperonospora arabidopsidis

• Antragstellerin: Dr. Martina Ried
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451218338

Pflanzen stehen in ständigem Austausch mit ihrer Umgebung, sie sind jedoch nicht in der Lage ihren Standort zu ändern, sollten sie sich mit feindlichen Bedingungen konfrontiert sehen. Ihr Überleben ist von der Fähigkeit abhängig, auf extra- und intrazelluläre Signale zu reagieren, um ungünstige Situationen wie Nährstoffknappheit zu überwinden. Rezeptorkinasen (RKs) bestehen aus einer extrazellulären Sensordomäne, sowie einer zytoplasmischen Kinasedomäne und verbinden dadurch die Außenseite der Zelle mit ihrer Innenseite. Dadurch befähigen sie Pflanzen exogene und endogene Stimuli über die Plasmamembran zu translatieren und spezifische Signalwege zu aktivieren, was eine Anpassung an die momentanen Umweltbedingungen zur Folge hat. RKs können, abhängig von der Zusammensetzung ihrer extrazellulären Domäne, verschiedenen Proteinfamilien zugeordnet werden. Mitglieder der LRR-I Familie zeichnen sich durch Leucin-reiche Wiederholungen (LRRs) sowie eine N-terminale Malectin-artige Domäne (MLD), mit ein oder zwei vollständigen oder trunkierten Malectin-Motiven, aus (MLD-LRR-RKs). Wir konnten zwei MLD-LRR-RKs identifizieren, ShRK1 und ShRK1, die an der Beherbergung des obligat biotrophen Oomyzeten und Erregers des falschen Mehltaus Hyaloperonospora arabidopsidis (Hpa) in Arabidopsis thaliana beteiligt sind. Wir konnten zeigen, dass ShRK1 und ShRK2 einen Einfluss auf die Reproduktion des Oomyzeten haben und für die Ausbildung birnenförmiger Haustorien wichtig sind. Bis heute sind jedoch die genauen Mechanismen der Signalweiterleitung von MLD-LRR-RKs im Generellen und ShRKs im Speziellen ungeklärt. Um die MLD-LRR-RK vermittelte Signalweiterleitung und ihre Regulierung zu beleuchten, werden wir biochemische, genetische und zellbiologische Experimente durchführen, und uns auf die Rolle von ShRKs in der Arabidopsis-Hpa Interaktion fokussieren. Wir werden die Relevanz der verschiedene ShRK Module für die Signalweiterleitung untersuchen und aufdecken, wie diese zur Regulation beitragen. Des Weiteren werden wir ShRK-Interaktoren identifizieren und charakterisieren, und ShRK-vermittelte Änderungen in der Genexpression analysieren. Dadurch werden wir einerseits die molekularen Aspekte der Arabidopsis-Hpa Interaktion beleuchten und potenzielle Ansatzpunkte zur Manipulation aufdecken. Da landwirtschaftlich relevante Nutzpflanzen ebenfalls von Oomyzeten infiziert werden, könnten unsere Ergebnisse einen Beitrag zur Entwicklung einer Zukunfts-gerichtete und modernen Landwirtschaft darstellen. Andererseits werden unsere Ergebnisse einen Einblick in die generelle MLD-LRR-RK vermittelte Signalweiterleitung geben, was den Grundstein für zukünftige Forschung legen könnte, die sich mit den diversen Prozessen beschäftigt, an denen diese äußerst spannende, jedoch nur wenig untersuchte Protein-Familie beteiligt ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen