Functional and biochemical analysis of the Capsicum annuum resistance protein Bs3

Das Bs3 Protein aus Paprika (Capsicum annuum) vermittelt Resistenz gegenüber pflanzenpathogenen Bakterien der Gattung Xanthomonas. Während einer Infektion nutzt Xanthomonas sogenannte Effektorproteine, um die biochemischen Prozesse innerhalb der Pflanze zum eigenen Vorteil zu verändern. Dagegen haben Pflanzen verschiedene Mechanismen entwickelt, die Effektorproteine direkt oder indirekt erkennen und eine Immunantwort auslösen. Die Bs3 Resistenzreaktion wird von dem Xanthomonas Effektor AvrBs3 ausgelöst, der spezifisch and ein Sequenzelement im Bs3 Promotor bindet und dadurch Transkription des Bs3 Gens induziert. Die daraufhin ausgelöste hypersensitive Reaktion (HR), ein schnelles und lokal begrenztes Zelltodereignis, verhindert die weitere Ausbreitung der Bakterien. Basierend auf Sequenzvergleichen wird Bs3 der Familie der Flavin-monooxygenasen (FMOs) zugeordnet. Innerhalb der FMOs besteht die größte Ähnlichkeit gegenüber YUCCA (YUC) Proteinen, die das Phytohormon Auxin produzieren und daher eine wichtige Rolle für Pflanzenwachstum und entwicklung spielen. Daher stellt sich die Frage, warum Bs3, trotz seiner auffallenden Ähnlichkeit zu YUCs, eine so andersartige Funktion in der Pflanze ausübt. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden vergleichende Analysen zwischen YUC und Bs3 Aminosäuresequenzen durchgeführt, um mögliche Sequenzabschnitte zu identifizieren, die für die unterschiedliche Funktionen der homologen Proteine innerhalb der Zelle verantwortlich sein könnten. Durch funktionale Analyse von Einzelmutationsderivaten und chimären Proteinen konnten austauschbare Regionen in Bs3 und YUC identifiziert werden. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Bs3 Expression zur Anreicherung der zwei Metaboliten Salicylsäure und Pipecolinsäure führt, welche eine wichtige Rolle in der Regulation pflanzlicher Resistenzreaktionen spielen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein Protokoll zur nativen Reinigung von Bs3 Protein aus E. coli Kulturen etabliert. Mit der daraus entstehenden Möglichkeit, biochemische Studien zur enzymatischen Funktion von Bs3 in vitro durchzuführen, konnte gezeigt werden, dass Bs3 nicht nur strukturell, sondern auch funktional eine FMO darstellt. Bs3 bindet den Kofaktor FAD und produziert H2O2 durch die Oxidation von NADPH. Zur Durchführung funktionaler Vergleiche wurde das Bs3 Derivat Bs3S211A erstellt, das zwar NADPH-Oxidaseaktivität besitzt, jedoch keinen Zelltod in Pflanzen auslöst. Anhand des Vergleichs von Bs3 mit Bs3S211A konnte gezeigt werden, dass diese NADPH-Oxidaseaktivität allein jedoch nicht ausreicht, um eine HR auszulösen. Zur weiteren Erforschung des Signalwegs der Bs3 Resistenzreaktion wurde daher mit Experimenten zur Identifizierung des Bs3 Substrats begonnen.

Author

• Krönauer, Christina

Identifier

hdl:10900/101273

OAI record oai:identifier

https://publikationen.uni-tuebingen.de/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=mets&identifier=oai%3Apublikationen.uni-tuebingen.de%3A10900%2F101273