Die Rolle der Mikrotubuli und der mikrotubuli-abhängigen Transportprozesse im polaren Wachstum von Ustilago maydis

In dem phytopathogenen Pilz Ustilago maydis kommt es im Verlaufe der Entwicklung zu einem Wechsel vom hefeartigen Knospen der Sporidien zum filamentösen Wachstum der Hyphen. Dieser Wechsel erfolgt nach der erfolgreichen Erkennung zweier kompatibler Sporidien, durch ein Pheromon/ Pheromonrezeptorsyst...

Ausführliche Beschreibung

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Manns, Isabel
Beteiligte: Steinberg, Gero (PD Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2005
Biologie
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
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Beschreibung
Zusammenfassung:In dem phytopathogenen Pilz Ustilago maydis kommt es im Verlaufe der Entwicklung zu einem Wechsel vom hefeartigen Knospen der Sporidien zum filamentösen Wachstum der Hyphen. Dieser Wechsel erfolgt nach der erfolgreichen Erkennung zweier kompatibler Sporidien, durch ein Pheromon/ Pheromonrezeptorsystem, welches zur Ausbildung von Konjugationshyphen führt, die nach ihrer Fusion zu einem dikaryotischen Filament verschmelzen, welches dann in der Lage ist, die Pflanze zu penetrieren. Für diese Vorgänge ist das gerichtete polare Wachstum der Pilzhyphe von großer Bedeutung. Vorraussetzung für das polare Wachstum ist die gerichtete Anlieferung von Zellwand- und Membranbestandteilen, die mit Hilfe molekularer Motoren entlang des Zytoskeletts, in Richtung der expandierenden Wachstumsspitze transportiert werden müssen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Rolle des Zytoskeletts und seiner assoziierten Motoren im polaren Wachstum von Ustilago maydis. Es konnte gezeigt werden, dass das Aktin-Zytoskelett im polaren Wachstum aller Entwicklungsstadien von essenzieller Bedeutung ist, wohingegen die Mikrotubuli nur in der Mitose und im Hyphenwachstum eine Rolle spielen, für die Bildung der Konjugationshyphen werden sie nicht benötigt. Um ein besseres Verständnis von der Aufgabe der Mikrotubuli im Hyphenwachstum zu bekommen, wurde die Orientierung der Mikrotubuli mit Hilfe des Mikrotubuli-Plus-End Markers Peb1-YFP bestimmt. In Hyphen sind 86% der Plus-Enden in Richtung der wachsenden Spitze orientiert. Daraus ergab sich eine besondere Bedeutung für den plus-gerichteten Transport entlang von Mikrotubuli, der von Kinesinen vermittelt wird. Eine Durchmusterung des Genoms von U.maydis führte zur Identifizierung von 10 Kinesinen, die sieben Familien zugeordnet werden konnten. Deletionsmutanten dieser Kinesine zeigten mit Ausnahme von kin2 und kin3 keinen Phänotyp. Die Deletion von kin2 und kin3 resultierte in Hyphen mit ähnlichen morphologischen Defekten, die auf eine Fehlverteilung der frühen Endosomen zurückzuführen ist. Es konnte aber auch gezeigt werden, dass die Endosomen innerhalb der Hyphe bidirektional von Kin3 und Dynein in einem Gleichgewicht transportiert werden. Kin2 wiederum transportiert Dynein an die Plus-Enden und sorgt dafür, dass immer genug Dynein für den minus-gerichteten Endosomen Transport vorhanden ist. Aus diesem Grund führte auch die Deletion von Kin2 zu einer Fehlverteilung der Endosomen in Hyphen. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass in Sporidien und Hyphen eine Interaktion zwischen dem mikrotubuli- und dem aktin-abhängigen Transport besteht, und das diese Interaktion auf einer Kooperation des Kinesin-1 und des Klasse V Myosins aus U.maydis basieren. Die Deletion beider Motoren führt zu apolaren Sporidien und Hyphen, und die polare Lokalisation von Kin2 ist Myo5 abhängig.