Mechanismen der NRC Immunrezeptor-Netzwerk Modulation durch ein atypisches NLR Protein

• Antragsteller: Dr. Daniel Lüdke
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464864389

Die Induktion eines programmierten Zelltods, die sogenannte hypersensitive response (HR), ist ein Hauptmechanismus von Pflanzen zur Vermittlung von Pathogenresistenz. HR kann durch intrazelluläre nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR) Rezeptoren nach Erkennung von Pathogen-sekretierten Effektormolekülen induziert werden. Die monophyletische Gruppe der NLR-REQUIRED FOR CELL DEATH (NRC) Immunrezeptoren in Solanaceae bildet extensive Netzwerke aus funktional voneinander abhängigen NLRs. Dabei können NRCs entweder in der Erkennung von Effektoren (NRC-sensors) oder der Initiierung eines Zelltods (NRC-helpers) beteiligt sein und vermitteln so eine robuste, Zelltod-basierte Resistenz gegenüber verschiedenen Pathogenen mit gewebespezifischen Infektionsstrategien. Pflanzen benötigen eine streng kontrollierte transkriptionelle Regulation und Homöostase von NLR Rezeptoren um eine unbeabsichtigte Aktivierung und einhergehende Fitnessnachteile zu vermeiden. In vorherigen Analysen konnte NRCX als ein atypisches Mitglied der NRC-Familie identifiziert werden, welches zur Netzwerkhomöostase durch Modulation der Funktionalität anderer NRC-helper während pflanzlichem Wachstum und Immunität beiträgt. NRCX scheint sich dabei auf die modulierende Funktion spezialisiert zu haben und hat die Fähigkeit verloren einen Zelltod zu initiieren. Sowohl die transkriptionellen Regulationsmechanismen, als auch die durch NRCX modulierten Mechanismen der Netzwerkhomöostase sind unbekannt. Ich postuliere zum einen, dass NRC Netzwerkkomponenten und NRCX gewebespezifisch, transkriptionell co-reguliert werden um die Formation von robusten Sub-Netzwerken zu ermöglichen. Meine zweite Arbeitshypothese ist, dass Homöostase durch direkte Interaktion von NRCX mit Netzwerkkomponenten aufrechterhalten wird, welche zur Induktion eines Zelltods benötigt werden. Um Interaktoren von NRCX zu identifizieren, sollen proximity-labeling Versuche, gekoppelt an massenspektrometrische Analysen, durchgeführt werden. Ich bin zuversichtlich, dass diese experimentelle Strategie zur weiteren Identifizierung von möglicherweise an Zelltodreaktion beteiligten Komponenten beitragen kann. Um die gewebespezifische, transkriptionelle Regulation von NRCX und den NRC Sub-Netzwerken zu untersuchen, werden gewebespezifische Genexpressionsdaten von infizierten, sowie unbehandelten, Blättern und Wurzeln generiert. Das vorgeschlagene Projekt sollte unser Verständnis der angeborenen pflanzlichen Immunität erweitern und trägt dazu bei, effektive Züchtungsstrategien zur Generierung krankheitsresistenter Kulturpflanzen zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Sophien Kamoun, Ph.D.