Aufklärung von Struktur, Funktion und Targeting des von Rostpilz-Haustorien in die Wirtspflanzenzelle transportierten Proteins RTP1p
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Rostpilze sind obligat biotrophe Pathogene, das bedeutet sie können nur in lebendem Wirtsgewebe wachsen und sich vermehren. Da ein Befall durch ein pilzliches Pathogen in der Regel zu einer Abwehrreaktion der Pflanze führt, welche sich durch das lokal begrenzte Absterben des befallenen Gewebes äußert, müssen die Rostpilze über Mechanismen verfügen, die das Auslösen dieser Abwehrreaktion über einen längeren Zeitraum unterdrücken. Eine Besonderheit obligat biotroph lebender Pathogene ist die Ausbildung spezieller Hyphenstrukturen, der sogenannten Haustorien. Diese werden in die Zellen des Wirtsgewebes eingesenkt und stellen daher eine besonders enge Schnittstelle zwischen beiden Organismen dar. Es ist daher wahrscheinlich, dass die Unterdrückung der pflanzlichen Abwehrreaktion von dort ausgeht. Von phytopathogenen Bakterien und Oomyceten ist bekannt, dass sie über Effektorproteine, die in die Wirtszelle eingeschleust werden, in den Wirtsstoffwechsel eingreifen, wodurch auch die Abwehrreaktion beeinflusst wird. Es wurde daher vermutet, dass solche Effektorproteine auch bei pilzlichen Pathogenen existieren. Das erste pilzliche Protein, von dem nachgewiesen werden konnte, dass es vom Haustorium sekretiert und anschließend in das Cytoplasma der pflanzlichen Wirtszelle transferiert wird, war RTP1p (Rust Transferred Protein 1) aus dem Rostpilz Uromyces fabae. Die Charakterisierung von RTP1p auf biochemischer, molekularbiologische und funktioneller Ebene war Gegenstand dieses Projekts. Wir konnten zeigen, dass es sich bei den RTPps um eine für die Rostpilze spezifische neue Proteinfamilie handelt. Die Homologe dieser Proteinfamilie besitzen Eigenschaften amyloider Proteine, d. h. sie aggregieren und sind in der Lage filamentöse Strukturen auszubilden. Als der für die Filamentbildung verantwortliche Bereich des Proteins konnte eine hoch konservierte β-Aggregationsdomäne im C-Terminus identifiziert werden. Wir konnten zeigen, dass RTP1p vermutlich über Fortsätze der extrahaustoriellen Matrix in das pflanzliche Cytoplasma transferiert wird, und ein mögliches Motiv für diesen Transfer identifizieren. Zudem konnten wir zeigen, dass RTP1p Ähnlichkeiten mit Chagasin-ähnlichen Protease Inhibitoren besitzt. Analysen im heterologen P. pastoris System deuten in der Tat auf Protease-inhibierende Eigenschaften von RTP1p hin.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Cytologie und Funktion eines amyloidähnlichen Proteins aus Rostpilzen. Dissertation, Universität Konstanz
Kemen, Eric
- RTP1p, eine neue Familie amyloid-ähnlicher Proteine. Dissertation, Universität Konstanz
Kemen, Ariane
- Untersuchungen zum Rust Transferred Protein 1 im Pathosystem U. fabae / Vicia faba. Dissertation, Universität Konstanz
Pretsch, Klara
- 2005. Identification of a protein from rust fungi transferred from haustoria into the plant cell. Mol. Plant- Microbe Interac. 18:1130-1139
Kemen E., A. Kemen, M. Rafiqi, U. Hempel, K. Mendgen, M. Hahn, and R. T. Voegele
- 2006. Uromyces fabae: Development, metabolism, and interactions with its host Vicia faba. FEMS Microbiol Lett 259: 165–173
Voegele, R. T.
- 2009. The Uredinales, Cytology, Biochemistry, and Molecular Biology. In: Deising, H. (ed.) The Mycota V; Plant Relationships. Springer Verlag, Berlin
Voegele, R. T., Hahn, M., and Mendgen, K.
