Die Rolle und Dynamik der pflanzlichen processing bodies während bakterieller Infektion

• Antragsteller: Dr. Manuel Gonzalez Fuente
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 457286425

Das Verständnis des molekularen Dialogs zwischen Pflanzen und Krankheitserregern ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung nachhaltiger Kontrollstrategien gegen Pflanzenkrankheiten. Um sich vor diesen Krankheitserregern zu schützen, wird die pflanzliche Immunität auf der transkriptionellen und posttranskriptionellen Ebene effizient reguliert. Die Kompartimentierung von mRNA in translational-reprimierten Aggregate, die sogenannten „Processing Bodies“ (PBs), ist ein posttranskriptioneller Regulationsprozess, der an der Entwicklung und an Stressreaktionen beteiligt ist. Vorläufige Ergebnisse in der Gruppe von Dr.Üstün haben gezeigt, dass der bakterielle Pflanzenpathogen Pseudomonas syringae (Pst) die Bildung von PBs in einer effektorabhängigen Weise induziert und dass Arabidopsis Pflanzen, die keine PBs bilden können, resistenter gegenüber Pst sind. Dies deutet darauf hin, dass PBs negative Regulatoren der Pflanzenimmunität sind und Zielproteine von bakteriellen Effektormolekülen sind. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, die Rolle der PBs als Regulatoren der Pflanzenimmunität und die Fähigkeit der Pst Effektoren, diese zu modulieren, zu untersuchen. Zu diesem Zweck wird eine Kombination aus genetischen, biochemischen und zellbiologischen Ansätzen durchgeführt: 1) die Dynamik und Rolle von PBs. 2) die effektorvermittelte Modulation der PB-Bildung und 3) das Zusammenspiel zwischen PBs und Autophagie. Dieses Projekt ist in drei Arbeitspakete gegliedert. Im ersten Teil werden die Dynamik und die Zusammensetzung der PBs nach bakterieller Infektion untersucht. Die Dynamik der PB-Bildung wird durch konfokale Mikroskopie bestimmt. Des weiteren werden Transkriptom Analysen von PB-defekten Arabidopsis Mutanten mittels RNA-Sequenzierung und Proteome Analysen von PBs nach bakterieller Infektion durchgeführt, um die Beteiligung der PBs an der Pflanzenimmunität aufklären. Im zweiten Teil des Projekts werden Pst Effektoren auf ihre Fähigkeit hin untersucht, ob sie die Bildung von PBs modulieren, mit diesen assoziieren und interagieren. Die Mechanismen hinter dieser Modulation werden im Fall von HopM1, dem ersten identifizierten Effektor, der in der Lage ist, die PB-Bildung zu induzieren und mit diesen zu assoziieren, weiter untersucht. Im dritten Teil des Projekts wird die Wechselwirkung zwischen PB-Bildung und Autophagie untersucht, basierend auf dem vorläufigen Ergebnis, dass PBs mit dem Autophagie Rezeptor NBR1 interagieren. Dazu werden verschiedene Kombinationen von transgenen Pflanzen und Verlustmutanten im PB Prozess und NBR1-abhängigen Autophagie Mechanismus generiert und charalterisiert, um den Beitrag der einzelnen Prozesse zueinander genetisch zu bestimmen. Insgesamt stellt das vorgeschlagene Projekt eine innovative und gut abgerundete Strategie dar, um zum ersten Mal die Rolle von PBs in einer kompatiblen Pflanzen-Pathogen Interaktion zu charakterisieren und eine mögliche Wechselwirkung zwischen PBs und Autophagie zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle