Mechanistische Diversifizierung innerhalb der Familie der mikrobiellen NLP-Cytolysine

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Isabell Albert; Professor Dr. Thorsten Nürnberger
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 519620684

Nekrose- und Ethylen-induzierende Peptid-1-ähnliche Proteine (NLP) bilden eine Superfamilie mikrobieller Proteine, die von pflanzenpathogenen Bakterien, Pilzen und Oomyceten produziert werden. Viele NLPs sind porenbildende Toxine (PFTs). Die Empfindlichkeit des Pflanzenwirts gegenüber zytolytischen NLPs (cNLPs) wird durch in der Plasmamembran (PM) ansässige Glycosylinositolphosphorylceramid (GIPC)-Sphingolipide bestimmt, die als NLP-Toxinrezeptoren wirken. Sowohl cNLPs als auch viele PFTs, die tierische Wirtszellen zerstören können, binden an glykosylierte Lipidrezeptoren. Im Gegensatz zu Letzteren fehlt für cNLPs jedoch ein umfassendes mechanistisches Verständnis der cNLP-Oligomerisierung und der Membraninsertion. Wir schlagen in diesem Antrag vor, die oligomere Komplexbildung von cNLPs zu untersuchen und die Fähigkeit dieser Proteine zu analysieren, ionenleitende Poren in pflanzlichen Plasmamembranen zu etablieren. Wir schlagen ferner vor, die Frage zu beantworten, warum verschiedene pflanzenpathogene Mikroben mehrere cNLPs produzieren. Dies wollen wir durch vergleichende Analysen mehrerer cNLPs derselben pflanzenpathogenen Art erreichen. Die dazu durchzuführenden Experimente umfassen die Quantifizierung zytotoxischer Aktivitäten in Blättern und auf pflanzlichen PM-Vesikeln, cNLP-Bindungsassays an Pflanzenprotoplasten, an GIPC-Präparationen, die aus verschiedenen Wirtspflanzen und GIPC-Zuckerkopfgruppen hergestellt wurden, und elektrophysiologische Analysen zur Untersuchung biophysikalischer und biochemischer Merkmale des cNLP Pore. Solche Assays werden zeigen, ob cNLPs von denselben oder von unterschiedlichen Mikroben dieselben oder unterschiedliche biochemische Merkmale aufweisen, ob einzelne cNLPs eine bevorzugte Bindung an unterschiedliche GIPC-Zuckerkopfgruppen zeigen und ob unterschiedliche cNLPs von demselben Pathogen heteromere Poren bilden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen