Molekulare Analyse bakterieller Effektoren, die durch Manipulation des Phosphatmangelprogramms von Wirtspflanzen ihre Virulenz erhöhen, aber auch Immunantworten auslösen.

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Lahaye
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 549250172

Pflanzenpathogene Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze und Oomyceten verändern den Infektionsverlauf zu ihren Gunsten, indem sie zahlreiche Effektorproteine (Effektoren) in die Wirtszellen einbringen. Diese mikrobiellen Effektoren erhöhen die Suszeptibilität des Wirtes (Effector-triggered susceptibility [ETS]), indem sie viele verschiedene Prozesse in der Wirtszelle manipulieren. Beispielsweise unterdrücken viele Effektoren das basale pflanzliche Immunsystem (PAMP-triggered immunity [PTI]), um die Infektion zu begünstigen. Im Laufe der Koevolution von Pflanze und Parasit haben einige Pflanzen Resistenzproteine (R) entwickelt, die in der Lage sind, die Struktur oder die biologische Aktivität der mikrobiellen Effektoren zu erkennen und daraufhin eine Immunantwort auszulösen (Effector-triggered immunity [ETI]). Die Aufklärung der molekularen Mechanismen, über die Effektoren die Resistenz von Pflanzen gegenüber Schädlingen erhöhen und wie pflanzliche Proteine die Erkennung von Effektoren realisieren, ist ein zentrales Thema der Grundlagenforschung, aber auch der angewandten Pflanzenforschung, da ein fundiertes Verständnis dieser Mechanismen eine wesentliche Voraussetzung für die Züchtung schädlingsresistenter Kulturpflanzen darstellt. In diesem Zusammenhang analysieren wir die Funktion von XopH, einem Effektorprotein von Xanthomonas euvesicatoria, einem bakteriellen Pathogen, das Tomaten- und Paprikapflanzen befällt. Frühere Arbeiten haben gezeigt, dass XopH die pflanzliche PTI unterdrückt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass XopH in Wirtszellen als Enzym wirkt, das pflanzliche Inositolphosphate (InsPs) dephosphoryliert. InsP-Derivate haben in Pflanzen eine Funktion als Phosphatspeicher, sind aber auch wichtige Botenstoffe im Rahmen der Phosphathomöostase. XopH induziert auch ETI, eine Reaktion, die durch das Paprika R-Protein Bs7 vermittelt wird. Ziel des vorliegenden Projektantrages ist es, die molekularen Grundlagen aufzuklären, wie XopH PTI unterdrückt und wie das R-Protein Bs7 die Erkennung von XopH vermittelt. In Vorarbeiten konnten wir zeigen, dass XopH-ähnliche Proteine in verschiedenen pflanzenassoziierten bakteriellen Parasiten und Symbionten vorkommen und dass diese wie XopH eine Bs7-vermittelte Immunantwort auslösen. Wir konnten auch zeigen, dass XopH in Pflanzen ein Phosphatmangelprogramm auslöst. Weiterhin konnten wir in Vorarbeiten das Paprika R Gen Bs7 klonieren und seine Funktionalität in Komplementationsanalysen validieren. Im Rahmen des Projektantrages wollen wir nun zum einen klären, wie XopH und XopH-ähnliche Proteine durch Dephosphorylierung von InsP-Derivaten die pflanzliche PTI unterdrücken. Zum anderen soll geklärt werden, wie das Paprika Bs7-Protein die Anwesenheit von XopH und XopH-ähnlichen Proteinen detektiert und in der Folge eine Immunantwort auslöst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen