Manipulation von Tomaten Wurzelzellen durch Brg11, ein TAL-Effektor ähnliches Protein des bakteriellen Pathogens Ralstonia solanacearum

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Lahaye
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung in 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495851523

Bakterielle Pflanzenschädlinge injizieren Effektorproteine in Wirtszellen, welche verschiedenartigste zelluläre Prozesse manipulieren und so die Anfälligkeit der Wirtspflanze erhöhen. Da Effektorproteine Wirt-Pathogen-Interaktion durch Manipulation von Wirtsproteinen beeinflussen, kann man Effektoren auch als molekulare Sonden verstehen, welche die Identifizierung von Schlüsselproteinen bzw. Schlüsselprozessen von Wirt-Pathogen-Interaktionen ermöglichen. Wir untersuchen Brg11, einen Effektor aus dem bakteriellen Pflanzenpathogen Ralstonia solanacearum, welcher im Promoter pflanzlicher Arginin-Decarboxylase (ADC)-Genen bindet und die Transkription von ADC mRNAs induziert. R. solanacearum zeichnet sich durch ein besonders breites Wirtsspektrum aus und unsere Arbeiten zeigen, dass die Brg11-Bindestelle im ADC-Promoter über alle Wirtspezies konserviert ist. Diese Daten weisen darauf hin, dass eine erhöhte Expression von Wirts ADC-Proteinen die Virulenz von R. solanacearum begünstigt. ADC-Proteine katalysieren den Geschwindigkeits-bestimmenden Schritt bei der Biosynthese von Polyaminen (PAs), einer Klasse von Metaboliten mit zwei oder mehr Aminogruppen. Während R. solanacearum über Brg11 die Expression von ADCs aktiviert und so die PA-Level im Wirt erhöht, kann das bakterielle Pathogen Pseudomonas syringae die Menge an PAs im Wirt reduzieren. Erhöhte ADC-Expression und somit erhöhte PA-Level inhibieren das in planta Wachstum von P. syringae, aber nicht das in planta Wachstum von R. solanacearum. Diese Befunde legen nahe, dass R. solanacearum über Brg11 die PA-Level erhöht, um das Wachstum mikrobieller Konkurrenten einzuschränken. Im Rahmen unserer Arbeiten wollen wir klären, welche zellulären und molekularen Prozesse durch PA-Änderungen in den Wirtszellen beeinflusst werden. Unsere Studien werden neue Einsichten liefern, wie Änderungen pflanzlicher PA-Konzentrationen Pflanzen-Mikroben-Interaktionen beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen