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Projekt
Entschlüsselung der von Xylella fastidiosa erzeugten Chitinsignaturen
Antragstellerin
Professorin Dr. Silke Robatzek
Fachliche Zuordnung
Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525893783
Die Fähigkeit, Chitin abzubauen, ist für das Überleben und den Besiedelungserfolg von pilzlichen und bakteriellen Pathogenen, von denen viele agronomisch wichtige Krankheiten verursachen, wesentlich. Bei pathogenen Bakterien, denen Chitin fehlt, spielt der Abbau von Chitin eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Pilzen, die Pflanzen besiedeln, und beim Überleben in Insekten, wenn die Übertragung über Vektoren erfolgt. Xylella fastidiosa ist als prioritärer Schädling in Europa gelistet. Dieses von Insekten übertragene Bakterium verursacht das OLIVE QUICK DECLINE SYNDROME (OQDS) und Krankheitsausbrüche in den letzten zehn Jahren. Die Dringlichkeit, ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie X. fastidiosa seine Wirte kolonisiert, wird durch den Mangel an Behandlungsmitteln deutlich. Es wurde beschrieben, dass eine Chitinase, chiA, von X. fastidiosa sekretiert wird und i) die Verwendung von Chitin als Kohlenstoffquelle vermittelt, möglicherweise in Insektenvektoren und von Xylem-besiedelnden Pilzen, ii) die Übertragung durch Insektenvektoren fördert und iii) für eine systemische Infektion in Pflanzen erforderlich ist, möglicherweise gegen pflanzenbesiedelnde Pilze wirkend. Unser Fokus liegt auf chiA, weil diese bakterielle Chitinase iv) eine ungewöhnliche Schleife in ihrer modellierten 3D-Struktur trägt, die die Substratspezifität bestimmen könnte, und v) wahrscheinlich Chitin-Oligomere freisetzt, die Immunantworten in Wirten von X. fastidiosa modulieren könnten. Obwohl Chitinasen seit Jahrzehnten untersucht werden, haben wir wenig Wissen über die Beziehungen zwischen Substrat, Struktur, Produkt und deren Bioaktivität, die für das Verständnis ihrer Rolle als Virulenzfaktoren von entscheidender Bedeutung sind. Hier ist unser Ziel, zwei Schlüsselfragen zu beantworten: 1. Wie baut X. fastidiosa Chitin ab? Die Analyse der chiA Aktivität und Spezifität unter Verwendung einer Reihe definierter Chitinsubstrate und verschiedener Organismenquellen wird Abbauprodukte aufdecken, die dann einer Bioaktivitätsanalyse unterzogen werden. Struktur-Funktions-Beziehungen werden in silico, in vitro und in vivo untersucht. 2. Welches immunmodulatorische Potenzial haben Chitin-Oligomere, die von X. fastidiosa produziert werden? Der Vergleich verschiedener Immunantworten auf chiA Produkte in Modell- und Wirtspflanzen sowie die Untersuchung der Mustererkennungsrezeptor-vermittelten Immunität dürften Erkenntnisse zu dieser Frage liefern. Als wichtiger Virulenzfaktor ist es unser übergeordnetes Ziel, die molekularen Details der chiA Funktion besser zu verstehen und ihre Rolle bei der systemischen Pflanzeninfektion aufzuklären. Wir stellen uns vor, dass dieses Wissen für biotechnologische Zwecke nützlich sein könnte.
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