Stabilitätsbestimmende Merkmale pflanzlicher Subtilasen und Röntgenstrukturanalyse ihrer Interaktion mit atypischen Kazal-Inhibitoren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Interaktion zweier pflanzlicher Subtilasen (SBT3 aus Tomate und SBT48 aus Arabidopsis) mit den atypischen Kazal-Inhibitoren EPI1a und EPI10, sowie mit den Prodomänen verschiedener Subtilasen wurde untersucht. Sowohl EPI1a als auch EPI10 hemmten beide pflanzlichen Subtilasen, dabei SBT48 aber wesentlich stärker als SBT3. Für die Prodomäne konnte eine Funktion als intra- und intermolekularer Inhibitor der Subtilase-Aktivität nachgewiesen werden. Darüber hinaus erfüllt sie eine Funktion als molekulares Chaperon bei Faltung und Sekretion der Protease. Beim Vergleich von Prodomänen verschiedener Subtilasen erwies sich die Prodomäne als relativ spezifisch für die jeweils eigene Subtilase; Prodomänen phylogenetisch entfernter Subtilasen zeigten keine Interaktion und wirkten weder als Inhibitor noch als Chaperon. Die Chaperon- und Inhibitorfunktionen ließen sich bislang nicht voneinander trennen. Es wurden stabile Komplexe aus SBT3 mit ihrer eigenen Prodomäne, und aus SBT48 mit EPI1a dargestellt und in Milligramm-Mengen gereinigt. Diese Proteine werden derzeit kristallisiert um anschließend eine Röntgenstrukturanalyse durchführen zu können. Die physiologische Rolle von SBT3 wurde in gain- and loss-of-function Analysen mit Hilfe transgener Tomatenpflanzen untersucht. Es zeigte sich, dass die Expression von SBT3 positiv mit einer erhöhten Insekten (M. sexta)-Resistenz korreliert. SBT3 scheint dabei nicht direkt an der Regulation der Wundantwort beteiligt zu sein, sondern eine toxische Wirkung im Verdauungstrakt des Insektes zu entfalten und/oder durch strukturelle Veränderungen der Zellwand die Insektenresistenz zu beeinflussen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Functional characterization of propeptides in plant subtilases as intramolecular chaperones and inhibitors of the mature protease.
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(Siehe online unter https://doi.org/10.1126/science.aai8550) - The subtilisin-like protease SBT3 contributes to insect resistance in tomato. Journal of Experimental Botany, Vol. 67. 2016, Issue 14, pp. 4325–4338.
Meyer, M., Huttenlocher, F., Cedzich, A., Procopio, S., Stroeder, J., Pau-Roblot, C., Lequart-Pillon, M., Pelloux, J., Stintzi, A., Schaller, A.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/jxb/erw220)
