Molekulare Mechanismen, die die Zelltodfunktion und die Membranlokalisierung von potentiell N-terminal acylierten pflanzlichen CNL-Typ-Immunrezeptoren regulieren.

• Antragsteller: Dr. Farid El Kasmi
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490734579

Die Erkennung pathogener Effektorproteine durch intrazelluläre Immunrezeptoren der Nukleotid-bindenden Leucin-reichen Repeat-Rezeptor (NLR)-Familie löst eine Effektor-getriggerte Immunität (ETI) aus. Gegenwärtig wird angenommen, dass bei pflanzlichen NLR Proteinen, insbesondere CNLs (Coiled-Coil (CC)-Domänen enthaltenden NLRs) und Helfer-NLRs, die Aktivierung zur Bildung eines oligomeren Komplexes an der Plasmamembran führt, wobei die N-terminale alpha-Helix der CC-Domänen eine membrandurchdringende Pore bilden könnte, welche für die Initiierung des Zelltodes in der ETI erforderlich ist. Wir haben zu einer wichtigen Studie beigetragen, die das Modell der Porenbildung und der Lokalisation an Membranen unterstützt. Eine Membranlokalisierung ist für die Funktion vieler CNLs wichtig und wird oft durch die CC-Domäne vermittelt. Wir fangen gerade erst an die genauen Mechanismen der CNL-vermittelten Zelltod-Antwort während der ETI oder Autoimmunität zu verstehen. Wir haben phylogenetisch verwandte CNLs identifiziert, welche eine potentielle N-terminale Myristoylierungs- und Palmitoylierungsstelle (PM) aufweisen. In Arabidopsis umfasst diese PM-CNL Familie gut charakterisierte CNLs wie RPS5, SUMM2, SUT1 oder UNI. Ein PM CNL, das At1g61300/PM5, hat eine Variante der CC-Domäne, welche eine 115 Aminosäuren Deletion aufweist. Genauere Charakterisierungen dieses 'verkürzten' PM-NLRs konnten zeigen, dass PM5 trotz der Deletion eine kanonische Zelltodaktivität besitzt. Desweiteren ist die Expression der ersten 60 Aminosäuren ausreichend um Zelltod einzuleiten. PM5 ist am Golgi und dem Tonoplasten lokalisiert und seine Expression induziert eine Vesikulation der Vakuole, sowie eine Expansion des Zellkerns. Interessanterweise sind pm5-Mutanten, wie auch Mutanten anderer Mitglieder dieser PM-CNL-Klasse, anfälliger für Infektionen mit dem virulenten Bakterium Pseudomonas syringae, was auf eine wichtige Funktion für die Pflanzenimmunität hinweist. Wir haben einen einzigartigen experimentellen Rahmen für die Analyse des CNL-vermittelten Zelltods geschaffen, indem wir verschiedene Ansätze nutzen, um Mechanismen der Regulation und Aktivität dieses verkürzten CNLs PM5 aufzudecken - ein einzigartiges CNL, das möglicherweise durch die Evolution auf die minimal erforderlichen Merkmale für die CNL-Funktion reduziert wurde. PM5 ist ein außergewöhnliches Beispiel, um neue und wichtige Einblicke in die minimalen Anforderungen für CNL-Zelltodaktivität, Immunfunktionen und Regulation zu erhalten. Wir werden untersuchen, wie pm5-Mutanten die pflanzliche Immunität beeinflussen und welche Immunsektoren/Regulatoren für PM5-induzierte Phänotypen erforderlich sind. Darüber hinaus wollen wir Komponenten identifizieren, welche die PM5-Funktion regulieren und für nachgeschaltete Reaktionen erforderlich sind, die durch PM5-(Auto-)Immunität ausgelöst werden. Weiter wollen wir die molekularen Mechanismen des PM5-vermittelten Zelltods und der PM5-ausgelösten vakuolären Vesikulation aufklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen