Epigenetische Regulation der transkriptionellen Umprogrammierung suszeptibler Arabidopsis-Zellen nach Xanthomonas-Infektion

• Antragstellerin: Yuan You, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427105396

Um die verheerenden Folgen der Infektion von Nutzpflanzen mit Xanthomonas-Bakterien zu bekämpfen, ist es wichtig, die molekularen Grundlagen der Wirt-Pathogen-Interaktion zu verstehen. Wie viele andere bakterielle Krankheitserreger, injiziert Xanthomonas sogenannte Effektorproteine mit Hilfe eines Typ-III-Sekretionssystems in die pflanzliche Wirtszelle. Einige dieser Effektoren werden in den Zellkern transloziert, wo sie die Transkription von Genen involviert in Abwehrreaktionen unterdrücken und/oder die Transkription bestimmter Gene induzieren, die die Ausbildung der Krankheit begünstigen. Die genauen molekularen Mechanismen der frühen Effektorvermittelten transkriptionellen Änderungen/Umprogrammierungen sind noch weitestgehend unverstanden. Insbesondere welche Rolle die epigenetische Regulation bei der transkriptionellen Umprogrammierung spielt, konnte bisher nicht genauer analysiert werden, vor allem da die Isolierung befallener Zellen für epigenomische Analysen technisch schwierig ist.Im vorgeschlagenen Forschungsprojekt werde ich neue Verfahren in Kombination mit anerkannten molekularen und computergestützten Methoden anwenden, um Xanthomonas-Effektoren, die die Krankheit begünstigen, auf epigenetischer Ebene in der Modellpflanze Arabidopsis zu untersuchen. Dafür werde ich ein Wirt-Pathogen-Reportersystem etablieren, in welchem die Kernmembranen von Zellen im infizierten Gewebe als Antwort auf den eindringenden Erreger und die Injektion seiner TAL-Effektorproteine biotinyliert werden. Anschließend können die Biotin-markierten Kerne mittels INTACT-Technologie (INTACT = “isolation of nuclei tagged in specific cell types”) extrahiert werden. In den so isolierten Kernen möchte ich die Effektorinduzierten Änderungen im Transkriptom und Epigenom durch Hoch-Durchsatz-Sequenzierungen analysieren. Im vorliegenden Projekt soll besonders die Funktion des Xanthomonas-Effektors XopD untersucht werden. Dabei werden wir die Hypothese hinterfragen, ob XopD das Wirtschromatin angreift und die Expression von Zielgenen durch epigenetische Mechanismen reguliert. Dies wollen wir zellspezifisch und genomweit untersuchen.Die Ergebnisse meines Forschungsprojekts werden nicht nur unser allgemeines Verständnis der molekularen Pathogenese von Xanthomonas fördern, sondern auch Untersuchungsmethoden auf dem Gebiet der Pflanzen-Pathogen-Forschung verbessern. Die Ergebnisse werden weiterhin helfen, in Zukunft den bakteriellen Befall wichtiger Nutzpflanzen mit biologischen Methoden im Rahmen einer nachhaltigen Landwirtschaft bekämpfen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen