BS7

Molekulare Analyse der Virulenz- und Avirulenzaktivitäten des Xanthomonas Effektors XopH und verwandter Effektroproteine

01.01.2019 bis 31.12.2021

Mikrobielle Planzenpathogene stellen eine Bedrohung für die globale Sicherung unsere Ernährung dar. Effektorproteine, die Mikroben über ihr Typ III Sekretionssystem in pflanzliche Wirtszellen injizieren, sind wichtige Virulenzfaktoren, da diese die Physiologie des Wirtes zu Gunsten des Pathogens verändern. Einige Genotypen normalerweise anfälliger Pflanzenspezies, kodieren jedoch Resistenz (R)- Proteine, die Effektorproteine erkennen und eine Immunantwort auslösen. Effektoren, die eine Immunantwort auslösen, werden auch als Avirulenz (Avr)- Proteine bezeichnet, da in ihrer Gegenwart virulente Bakterien avirulent werden. Die molekulare Analyse von Avr-R Interaktionen ist Voraussetzung für ein mechanistisches Verständnis der pflanzlichen Immunantwort und die Grundlage für die zielgerichtete Züchtung schädlingsresistenter Nutzpflanzen.
Wir wollen die Virulenz- und Avirulenzaktivitäten von XopH, einem mikrobiellen Effektor des Paprika- und Tomaten-Pathogens Xanthomonas euvesicatoria (Xe) studieren. Aktuelle Studien zeigen, dass XopH in Pflanzenzellen das Phosphatspeichermolekül Phytat (myo-Inositolhexakisphosphate) dephosphoryliert. XopH nachweislich der erste T3-Effektor mit Phytaseaktivität und die erste beschriebene 1-Phytase überhaupt (dephosphorylierung der C1-Position). Da Pflanzen zahlreiche Inositolpolyphosphate enthalten, bleibt zu klären, welches durch XopH-abhängige dephosphorylierung den Krankheitsverlauf zu Gunsten des Pathogens verändert. In Pflanzen, die das Paprika Bs7 Gen exprimieren, löst XopH eine Immunantwort aus. Vorarbeiten deuten darauf hin, dass das Bs7 Protein die Aktivität und nicht die Struktur von XopH erkennt.
Dieser Antrag hat zwei unterschiedliche aber thematisch verknüpfte Ziele. Zum einem sollen XopH und verwandte Proteine biochemisch und strukturell analysiert werden. Dabei werden wir Inositolpolyphosphate identifizieren die nach Dephosporylierung durch XopH entweder die Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber Xe begünstigen oder eine pflanzliche Immunantwort auslösen. Parallel dazu soll das Paprika Bs7-Gen auf Basis seiner Genomposition kloniert werden. Die Charakterisierung der Inositolpolyphosphat-Hydrolase Aktivität von XopH, sowie die Isolierung des korrespondierenden R-Gens Bs7 werden ein mechanistisches Verständnis ermöglichen, wie eine solche Effektoraktivität pflanzliche Immunantworten auslöst.
Die beantragten Arbeiten sollen in einem Kollaborationsprojekt in den Arbeitsgruppen (AG) Lahaye (Tübingen) und Schaaf (Bonn) durchgeführt werden. Die AG Schaaf hat umfangreiche Expertise in der biochemischen Analyse von Inositolpolyphosphaten. Die AG Lahaye hat langjährige Erfahrung bei der funktionalen Analyse mikrobieller Effektoren und der Klonierung pflanzlicher R Gene. Wir erwarten, dass sich die komplementären Expertisen beider Arbeitsgruppen hervorragend ergänzen und hierdurch ein molekulares, mechanistisches Verständnis der Virulenz- und Avirulenzaktivitäten von XopH und verwandten Proteinen erreicht wird.