Funktionelle Charakterisierung des Rum1-Proteins aus dem phytopathogenen Pilz Ustilago maydis

Ustilago maydis, der Erreger des Maisbeulenbrandes, ist ein fakultativ biotropher Basidiomyzet, dessen Lebenszyklus eine saprophytische und eine biotrophe Phase umfasst. Waehrend der saprophytischen Phase, in der sich die haploiden Sporidien durch Knospung vermehren, liegt U. maydis in zwei untersch...

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Main Author: Treutlein, Martina
Contributors: Kaemper, Joerg (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2007
Biologie
Subjects:
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Description
Summary:Ustilago maydis, der Erreger des Maisbeulenbrandes, ist ein fakultativ biotropher Basidiomyzet, dessen Lebenszyklus eine saprophytische und eine biotrophe Phase umfasst. Waehrend der saprophytischen Phase, in der sich die haploiden Sporidien durch Knospung vermehren, liegt U. maydis in zwei unterschiedlichen Kreuzungsstypen vor, die sich in den a- und den b Inkompatibilitaetsloci unterscheiden. Kontrolliert durch den a-Locus, koennen Sporidien unterschiedlichen Kreuzungstyps zu einem infektioesen Dikaryon fusionieren. Nach der Fusion ist das durch den multiallelischen b-Locus kodierte bE-bW-Heterodimer fuer die Aufrechterhaltung des filamentoesen Dikaryons und die nachfolgende pathogene Entwicklung essentiell. Mit rum1 und hda1 konnten zwei Gene identifiziert werden, deren Deletion zur Expression b-abhaengiger Gene und einer Sporogeneseblockade in der biotrophen Phase des Pilzes fuehrt. hda1 kodiert fuer ein Protein mit Aehnlichkeit zur Histondeacetylase RPD3 in Saccharomyces cerevisiae und Rum1 aehnelt in seiner Domaenenarchitektur dem humanen Retinoblastoma-Bindeprotein 2 (RBP2). Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es, Rum1 funktionell zu charakterisieren und dabei einen Bezug zu konservierten Domaenen innerhalb des Proteins herzustellen. Rum1 weist mehrere konservierte Domaenen auf: Eine ARID (AT-rich interaction domain)- oder Dri (dead ringer domain)-Domaene, drei PHD (plant homeodomain)- oder LAP (leukemia-associated-protein)-Domaenen, einen Zinkfinger des C5HC2-Typs (zf-C5HC2) und je eine JmjC und JmjN-Domaene (JumonjiC bzw. JumonjiN). Die ARID-Domaene ist eine DNA-Bindedomaene, PHD-Domaenen dienen unter anderem der Interaktion mit Histondeacetylasen und JmjC-Domaenen konnte eine Funktion als Protein-Interaktionsdomaene und/oder Histondemethylase nachgewiesen werden. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuehrten Untersuchungen zeigten, dass sowohl die ARID-Domaene, als auch die PHD-Domaenen fuer die Funktionalitaet des Rum1-Proteins entbehrlich sind. Eine essentielle Funktion konnte der JmjC-Domaene zugeordnet werden, von der bereits nachgewiesen wurde, dass sie in U. maydis eine Proteininteraktion vermitteln kann. Weiterhin sollte die Hypothese ueberprueft werden, Rum1 und Hda1 koennten in einem gemeinsamen Repressorkomplex als Antagonist des b-Heterodimers wirken. Anhand von Expressionsstudien konnte gezeigt werden, dass im Vergleich zu Wildtypstaemmen, bei rum1- bzw. hda1-Deletionsstaemmen eine differenzielle Regulation von 286 bzw. 486 Genen vorlag, von denen ueber 50 % eine Koregulation in beiden Staemmen aufwiesen. Ein Vergleich der in rum1- und hda1-Deletionsstaemmen deregulierten Gene mit allen bisher bekannten b-abhaengig regulierten Genen zeigte keine signifikante Ueberlappung der Datensaetze, so dass eine global antagonistische Funktion von b Heterodimer und Rum1-Hda1-Repressorkomplex in der saprophytischen Phase von U. maydis ausgeschlossen werden kann. Die Evidenz eines Rum1-Hda1-Komplexes wurde durch Koimmunpraezipitation verifiziert. Der Rum1-Hda1-Repressorkomplex scheint jedoch nicht der einzige Wirkungsbereich der beiden Proteine zu sein, denn eine nicht unerhebliche Anzahl deregulierter Gene in rum1- und hda1-Deletionsstaemmen weisen keine Koregulation auf. Eine Beteiligung beider Proteine an unterschiedlichen, voneinander unabhaengigen Multiproteinkomplexen scheint daher naheliegend. Weiterhin zeigte sich, dass Rum1- und/oder Hda1-regulierte Gene vielfach in Clustern vorliegen. Eine Transkriptionsregulation betreffender Zielgene durch eine, entsprechende genomische Bereiche umfassende, Chromatinkondensation aufgrund von Histondeacetylierung waere somit denkbar.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2007.0138