Entschlüsselung der Rolle von Schwermetall-assoziierten Isoprenylierten Pflanzenproteinen (HIPPs), die massiv mit MAX-Effektoren interagieren, bei der Anfälligkeit von Reis gegenüber Magnaporthe oryzae (HIPP-HUB)

• Antragstellerin: Dr. Svenja Saile
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550008416

Pflanzenkrankheiten sind ein großes Problem in der Landwirtschaft und stellen eine Bedrohung für die Sicherung der Welternährung dar. Ein Beispiel ist die Reisbräune, die zerstörerischste Krankheit von kultiviertem Reis weltweit, und eine neu auftretende Erkankung bei Weizen. Diese Krankheit wird durch den Pilzerreger Magnaporthe oryzae verursacht, der eine Vielzahl von Effektorproteinen besitzt, die während der Infektion sekretiert werden, um zelluläre Prozesse des Wirts zu beeinflussen und das Pilzwachstum zu fördern. Ziel des HIPP-HUB-Projekts ist es, ein tieferes Verständnis der Virulenzmechanismen zu erlangen, die von Pilzpathogenen zur Förderung des Wirtsbefalls genutzt werden. Daher werde ich Magnaporthe AVRs und ToxB-ähnliche (MAX) Effektoren, eine große Familie von Effektoren, die sich vor allem bei dem Pilzpathogen M. oryzae ausgebreitet hat, untersuchen. Ich werde auf den Ergebnissen des Gastgeberlabors aufbauen, welche zeigen, dass MAX-Effektoren massiv mit der Schwermetall-assoziierten (HMA) Domäne mehrerer HMA-Domäne-haltiger Pflanzenproteine (HPPs) und HMA-Domäne-haltiger Isoprenylierter Pflanzenproteine (HIPPs) von Reis interagieren. Einige HMA-Domänen interagieren mit mindestens sechs verschiedenen MAX-Effektoren, was darauf hindeutet, dass diese OsHIPP-Effektor „hubs“ möglicherweise Hauptangriffspunkte sind und eine wesentliche Rolle bei der Anfälligkeit des Wirts spielen. Diese Hypothese wird durch Belege gestützt, dass H(I)PPs in Reis und in anderen Pflanzenarten als Anfälligkeitsfaktoren wirken und von Effektoren angegriffen werden. Bisherige Studien und eigene Experimente haben gezeigt, dass mehrere HIPPs an Plasmodesmen (PD) lokalisiert sind, was auf eine mutmaßliche Rolle der HIPPs bei der Mitwirkung der PD-Funktion hindeutet. PD können von Effektoren genutzt werden, um sich von infizierten zu nicht infizierten Zellen auszubreiten, vermutlich um die umliegenden Zellen auf die Invasion vorzubereiten. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die PD-abhängige Ausbreitung von Effektoren eine entscheidende Rolle bei der Anfälligkeit des Wirts spielt. Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass Effektoren von verschiedenen Pathogenen die Funktion der PD in ihrem Wirt verändern, um die Ausbreitung der Effektoren zu ermöglichen. In diesem Zusammenhang habe ich beobachtet, dass mehrere MAX-Effektoren in Gegenwart von interagierenden HIPPs aus Reis spezifisch an PD rekrutiert werden. Dies führt zu der Hypothese, dass OsHIPPs als zelluläre „Pförtner“ fungieren und dass MAX-Effektoren die OsHIPP-Funktion manipulieren könnten, um die PD-Permeabilität zu verändern. Mit einer Kombination aus biochemischen und zellbiologischen Ansätzen werden im Rahmen des HIPP-HUB-Projekts (1) MAX/OsHIPP-Hub-Interaktionen in Pflanzen, (2) die Assoziation von OsHIPPs mit PD und (3) die Rolle von OsHIPP-Hubs und MAX-Effektoren bei der Kontrolle des PD-abhängigen Proteintransports von Zelle zu Zelle untersucht.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Stella Cesari, Ph.D.