Funktionelle Untersuchung von trans-aktivierenden Effektorproteinen in pflanzenpathogenen Pilzen

• Antragsteller: Professor Dr. Gunther Döhlemann
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564415201

Der Pilz Ustilago maydis ist der Erreger der Maisbeulenkrankheit. Die Krankheit ist gekennzeichnet durch Tumore an den Pflanzen, die sich lokal an den Infektionsstellen entwickeln. Ausgangspunkt dieses Projektes war die Beobachtung, dass U. maydis seine Effektorgene organspezifisch exprimiert, was zur Identifizierung einer Reihe von organspezifischen Virulenzfaktoren führte. Die funktionelle Charakterisierung blattspezifischer Effektoren führte zur Identifizierung von See1, das die DNA-Synthese und den Zellzyklus des Wirtes moduliert, und von Erc1, einer pilzlichen Glucanase mit wirtsspezifischer Virulenzfunktion. Das Konzept der Organspezifität wurde auf die Ebene der zelltypspezifischen Regulation von Effektorgenen erweitert. Aufgrund unserer Beobachtungen spezifischer Prozesse in Bündelscheiden- und Mesophyllzellen haben wir die Hypothese aufgestellt, dass organ- oder zelltypspezifische Effektoren spezifische Funktionen bei der Tumorbildung und/oder der Unterdrückung der organspezifischen Immunität haben. Wir haben die Virulenzfunktion mehrerer organ-/zelltypspezifischer Effektoren untersucht. Dabei haben wir die zelltypspezifischen Effektoren Hap1/Hap2/Hap3 identifiziert, die den Zuckerstoffwechsel der Wirtspflanze modulieren. Weiterhin konnten wir zeigen, dass der Effektor Tip6 die Wirtsgenexpression durch Interferenz mit Topless-Proteinen aus Mais moduliert. Schließlich identifizierten wir Sts2, das selbst als Transkriptionsaktivator wirkt und damit eine neue Klasse von Pilzeffektorproteinen repräsentiert: die Transcriptional Activator Effectors (TAEs). Sts2 aktiviert Schlüsselfaktoren der Zellentwicklung im Mais und induziert so die Bildung von Blatttumoren. Unsere neuen Vorarbeiten zeigen auch, dass es neben Sts2 noch weitere TAEs gibt, nicht nur in U. maydis, sondern auch in anderen pflanzenpathogenen Pilzen. Der vorliegende Antrag zielt nun darauf ab, 1) den zugrundeliegenden Mechanismus, durch den Sts2 die Expression von Wirtsgenen moduliert, sowie die evolutionäre Anpassung von Sts2-Orthologen in Brandpilzen umfassend aufzuklären und 2) neuartige TAEs in verschiedenen Pilzpathogenen zu identifizieren und ihre Virulenzfunktion zu untersuchen. Im beantragten Projekt sollen daher die biologischen und molekularen Funktionen von pilzlichen Transaktivierungseffektoren (TAEs) untersucht werden. Hauptziel ist es, einen tieferen Einblick in den Mechanismus der Transkriptionsaktivierung durch Sts2 zu gewinnen und die Evolution dieses Effektors in Brandpilzen aufzuklären. Parallel dazu soll das U. maydis-Mais Pathosystem genutzt werden, um TAEs anderer pilzlicher Pflanzenpathogene zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen