Funktionelle und biochemische Charakterisierung eines neuen, von Geminiviren kodierten sekretieren Peptids, das von der Wirtspflanze erkannt wird

• Antragstellerin: Dr. Laura Medina Puche, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie ; Virologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 571857558

Viren sind kleine infektiöse Einheiten, die die zelluläre Maschinerie ihres Wirts kapern müssen, um sich zu vermehren und auszubreiten. Die Pflanzen infizierenden Geminiviren verursachen schwere Krankheiten bei Nutzpflanzen und haben weltweit erhebliche Auswirkungen auf die Landwirtschaft. Trotz ihrer geringen Größe und begrenzten genetischen Ausstattung haben Geminiviren ausgeklügelte Strategien entwickelt, um Pflanzenzellen zu manipulieren und deren Immunabwehr zu unterdrücken. Zu verstehen, wie ihnen das gelingt, kann helfen, bessere Wege zum Schutz von Nutzpflanzen vor Infektionen zu finden. In diesem Projekt konzentrieren wir uns auf ein bestimmtes Geminivirus, das „Tomato yellow leaf curl virus“ (TYLCV), das den Tomatenanbau erheblich beeinträchtigt. Wir untersuchen ein virales Protein namens C4, das dem Virus hilft, pflanzliche Abwehrmechanismen zu unterdrücken. Interessanterweise kann sich dieses Protein je nach Aktivierungsstatus der pflanzlichen Abwehr in unterschiedliche Bereiche der Pflanzenzelle bewegen. Wie das Virus diese Bewegung steuert, war jedoch bislang unbekannt. In unserer aktuellen Forschung haben wir ein bisher unbekanntes kleines Gen im Genom des Virus entdeckt, das ein kurzes Peptid codiert, das wir PVG genannt haben. Dieses Peptid wird aus der Pflanzenzelle in den Zellzwischenraum (den Apoplasten) ausgeschleust und scheint der Pflanze als Signal zu dienen – möglicherweise als Nachahmung eines natürlichen Gefahrensignals. Bemerkenswerterweise ist dieses kleine Peptid sowohl notwendig als auch ausreichend, um die Bewegung des C4-Proteins innerhalb der Zelle auszulösen – ein entscheidender Schritt, mit dem das Virus der pflanzlichen Abwehr entkommt – und es ist unerlässlich für die Virusinfektion. Ziel unseres Projekts ist es, zu verstehen, wie dieses virale Peptid funktioniert: Wie wird es während der Infektion produziert? Wie wird es von der Pflanze erkannt? Welche Reaktionen löst es aus? Und wie unterstützt es das Virus dabei, sich zu verbreiten und Krankheiten zu verursachen? Um diese Fragen zu beantworten, verwenden wir eine Kombination aus molekularbiologischen, pflanzengenetischen, mikroskopischen und biochemischen Methoden. Diese Forschung wird nicht nur grundlegende Einblicke in die Interaktionen von Geminiviren mit ihren Wirtspflanzen liefern, sondern könnte auch einen bisher unbekannten Mechanismus der viralen Erkennung in Pflanzen aufdecken. Langfristig könnten unsere Ergebnisse dazu beitragen, neue Strategien zum Pflanzenschutz zu entwickeln – etwa durch das Blockieren viraler Signale oder die Verstärkung der pflanzlichen Wahrnehmung von Infektionen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Rosa Lozano-Durán, Ph.D.