Genetische und biochemische Analyse von Genprodukten des hrp-Genclusters von Xanthomonas campestris pv. vesicatoria
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das pflanzenpathogene Bakterium Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Xcv) transloziert mit Hilfe eines Typ III-Sekretionssystems (T3S-System) Effektorproteine in pflanzliche Wirtszellen. Das T3S-System wird vom chromosomalen hrp („hypersensitive response and pathogenicity“)-Gencluster kodiert, das essentiell für die bakterielle Pathogenität ist. Ziel des vorliegenden Projektes war die funktionelle Charakterisierung von Genen der hrcD-hpaG-Region des hrp-Clusters von Xcv. Diese Region kodiert u.a. den Virulenzfaktor HpaE, das Translokonprotein HrpF, das Effektorprotein XopF1 sowie zwei potentielle T3S-Chaperone, HpaD und HpaI. In diesem Projekt sollte eine mögliche Beteiligung von HpaD und HpaI an der Sekretion von XopF1 analysiert sowie die Funktion von HpaE untersucht werden. Zudem sollten die putativen Translokonproteine HrpF und XopA näher charakterisiert werden. Expressionsanalysen zeigten, dass die Expression aller Gene der hrcD-hpaG-Region von den hrp-Genregulatoren HrpG und HrpX kontrolliert wird. hrcD, hrpD6 und hrpE sowie hpaB und hpaE bilden eigene Transkriptionseinheiten. hpaD, hpaI und xopF1 bzw. hpaF und hpaG werden ebenfalls von je einem gemeinsamen Promotor aus exprimiert. Durch Mutantenanalysen wurde nachgewiesen, dass das cytoplasmatische HpaE-Protein zur Virulenz, jedoch nicht zur T3S beiträgt. XopF1 ist ein Effektorprotein ohne detektierbare Virulenzfunktion. Die Translokation von XopF1 ist unabhängig von HpaD und HpaI und wird durch das generelle T3S-Chaperon HpaB kontrolliert, das essentiell für die effiziente Sekretion und Translokation aller bislang analysierten Effektorproteine von Xcv ist. Neben HpaE, HpaD, HpaI und XopF1 sollten in einem weiteren Projektteil die putativen Translokonproteine HrpF und XopA charakterisiert werden. Membraninsertionsstudien sowie die Analyse von Deletionsderivaten zeigten, dass HrpF mit Lipidbilayern assoziiert und Porenbildung induziert, und dass sowohl die N- terminale Region als auch die vorhergesagten C-terminalen Transmembranhelices für die Proteinfunktion essentiell sind. Das zweite putative Translokonprotein XopA wird, wie HrpF, vom T3S-System sekretiert und trägt zur Wirt-Pathogen-Interaktion, nicht jedoch zur T3S bei. Im Gegensatz zu HrpF konnte für XopA keine Membranassoziation nachgewiesen werden. Die Analyse von Deletionsderivaten zeigte jedoch, dass die N-terminalen 21 Aminosäuren von XopA, die das T3S-Signal enthalten, essentiell für die Proteinfunktion sind. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass HrpF die Hauptkomponente des postulierten Translokons ist, während XopA möglicherweise als assoziiertes Protein die Translokation von Effektorproteinen fördert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2002). Functional analysis of HrpF, a putative type III translocon protein from Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. J Bacteriol 184: 2389-2398
Büttner, D., Nennstiel, D., Klüsener, B., and Bonas, U.
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(2002). Getting across-bacterial type III effector proteins on their way to the plant cell. EMBO J 21: 5313-5322
Büttner, D., and Bonas, U.
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(2004). HpaB from Xanthomonas campestris pv. vesicatoria acts as an exit control protein in type III-dependent protein secretion. Mol Microbiol 54: 755-768
Büttner, D., Gürlebeck, D., Noël, L.D., and Bonas, U.
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(2007). Characterization of the nonconserved hpaB-hrpF region in the hrp pathogenicity island from Xanthomonas campestris pv. vesicatoria. Mol Plant-Microbe Interact 20: 1063-1074
Büttner, D., Noël, L., Stuttmann, J., and Bonas, U.
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(2007). Refinement of the Xanthomonas campestris pv. vesicatoria hrpD and hrpE operon structure. Mol Plant-Microbe Interact 20: 559-567
Weber, E., Berger, C., Bonas, U., and Koebnik, R.
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(2010). Regulation and secretion of Xanthomonas virulence factors. FEMS Microbiol Rev 34: 107-133
Büttner, D., and Bonas, U.
