Molekulare und funktionelle Charakterisierung der Typ-III-Effektoren AvrBs1, AvrBsT und XopJ aus Xanthomonas campestris pv. vesicatoria

Abstract

Das pflanzenpathogene Bakterium Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Xcv) ist der Erreger der bakteriellen Fleckenkrankheit auf Paprika und Tomate. Essentiell für die Pathogenität von Xcv ist das Typ-III-Sekretionssystem, mittels dessen über 20 Effektorproteine in die Pflanzenzelle transloziert werden. In suszeptiblen Pflanzen leisten die Effektorproteine vermutlich einen Beitrag zur Virulenz des Bakteriums, in resistenten Pflanzen hingegen werden einzelne Effektoren vom pflanzlichen Immunsystem erkannt, woraufhin eine Resistenzantwort, wie die hypersensitive Reaktion (HR) initiiert wird. Die HR ist ein lokaler Zelltod an den Infektionsstellen. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die molekulare und funktionelle Charakterisierung der drei Effektorproteine AvrBs1, AvrBsT und XopJ aus Xcv. AvrBs1 und AvrBsT induzieren die HR in resistenten Paprikapflanzen, wohingegen XopJ nicht erkannt wird. In planta-Expressionsstudien zeigten jedoch, dass XopJ die HR in einigen Nicht-Wirtspflanzen auslöst. AvrBsT und XopJ sind zwei mögliche Cysteinproteasen mit Ähnlichkeit zum Typ-III-Effektorprotein YopJ aus humanpathogenen Yersinia. XopJ besitzt ein mögliches N-Myristoylierungsmotiv, welches in AvrBsT fehlt. Das N-Myristoylierungsmotiv erlaubt die Acylierung und somit die Lokalisierung von XopJ an der Plasmamembran, wie mittels mikroskopischer Methoden mit einem Fusionsprotein aus XopJ und dem grün-fluoreszierenden Protein (GFP) gezeigt wurde. AvrBsT besitzt Proteaseaktivität und supprimiert spezifisch die AvrBs1-induzierte HR in resistenten Paprikapflanzen. Da die Suppression innerhalb der Pflanzenzelle stattfindet, wurden mittels Hefe-Di-Hybrid-Sichtungen pflanzliche Interaktionspartner von AvrBs1 und AvrBsT isoliert. Verschiedene Interaktoren von AvrBs1 und AvrBsT wurden mittels Virus-induziertem Gen-„Silencing“ auf ihre Relevanz in Bezug auf die AvrBs1-HR getestet. Dadurch konnte der AvrBsT-Interaktor SnRK1 als notwendige Komponente der AvrBs1-induzierten HR identifiziert werden, andere Resistenzreaktionen waren hingegen nicht betroffen. SnRK1 ist eine Serin/Threonin-Kinase, die Ähnlichkeit zu SNF1, einem Regulator des Kohlenhydratstoffwechsels, zeigt. Mit Proteinanalysen und quantitativer RT-PCR konnte kein Einfluss von AvrBsT auf das SnRK1-Transkript oder das SnRK1-Protein nachgewiesen werden. Die erworbenen Daten deuten darauf hin, dass ein Effektor einer konservierten Familie die Abwehrreaktion in Paprika spezifisch unterdrücken kann, indem er mit SnRK1 interagiert.