Untersuchung der durch kernlokalisiertes EDS1 (Enhanced Disease susceptibility1)-induzierten Immunantwort in Arabidopsis

• Antragsteller: Dr. Johannes Stuttmann
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 298818891

Intrazelluläre Immunrezeptoren des nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR) -Typs können direkt oder indirekt Effektormoleküle erkennen, welche von mikrobiellen Pathogenen in das Wirtszellzytoplasma sekretiert werden. Effektorekennung und NLR-Aktivierung induzieren eine schnelle und effiziente Immunantwort, wodurch die Ausbreitung des Pathogens limitiert wird. Pflanzliche NLRs werden, basierend auf ihren N-terminalen coiled coil (CC, CNLs) oder Toll/interleukin 1-like receptor (TIR, TNLs) Domänen, in zwei Hauptklassen unterteilt. Diese N-terminalen Domänen dienen vermutlich der Signalinitiation, jedoch bleiben weitere Signaltransduktionskomponenten oder Mechanismen der transkriptionellen Regulation im Zellkern durch Rezeptoraktivierung weitgehend unbekannt. TNLs sind funktional abhängig von Enhanced Disease Susceptibility1 (EDS1), einem nucleozytoplasmatischen Protein mit Ähnlichkeit zu Lipasen. Wir haben festgestellt, dass die Expression eines EDS1-YFPNLS Fusionsproteins, welches verstärkt in den Zellkern importiert wird, temperaturabhängig zur schädlichen Induktion pflanzlicher Resistenzmechanismen in transgenen Arabidopsis führen kann. Eine EDS1-YFPNLS Linie, welche grosse Mengen des Fusionsproteins exprimiert, was zu Lethalität im Keimlingsstadium bei 22°C führt, wurde für einen genetischen screen verwendet. Es wurden circa 50 near death experience (nde) Mutanten isoliert, in welchen die EDS1-YFPNLS-induzierte Immunantwort supprimiert war. Die Charakterisierung mehrerer nde1 Allele zeigte, das die EDS1-YFPNLS-induzierte Immunantwort durch den RPP1-ähnlichen TNL Rezeptor DM2h vermittelt wird. DM2h wird am komplexen DM2 Locus kodiert, welcher hochvariabel zwischen verschiedenen Arabidopsis Isolaten ist, und auch als kausal in zahlreichen Hybrid-Nekrose Effekten identifiziert wurde. Durch Einkreuzung eines nde1 Alleles in verschiedene Hintergründe konnte die Bedeutung eines individuellen DM2 Gens aus Landsberg erecata (Ler) genetisch untersucht werden. Unsere Daten belegen, dass DM2hLer nicht nur essentiell für zwei verschiedene, ektopisch-induzierte schädliche Immunantworten ist, sondern auch für Hybrid-Nekrose verursacht durch epistatische Interaktionen von DM2Ler mit allelischen Formen von SRF3 aus zentralasiatischen Arabidopsis Isolaten. In diesem Projekt wollen wir weitere NDE Loci identifizieren und charakterisieren, um die durch verstärkt kernlokalisiertes EDS1-induzierte Immunantwort nachzuvollziehen und um Komponenten der TNL-Signaltransduktion zu identifizieren. Ausserdem wollen wir am DM2Ler Lokus-kodierte RPP1 Paraloge analysieren, um zu verstehen, wie strukturell unterschiedliche Induktoren eine DM2h-abhängige, schädliche Immunantwort auslösen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen