Functional characterization of the homeodomain transcription factor Hdp1 in Ustilago maydis

Der Beginn der pathogenen Entwicklung des Maisbrandpilzes Ustilago maydis wird durch ein vom a-Paarungstyp Locus kodiertes Pheromon/Rezeptor-System kontrolliert. Durch Perzeption des kompatiblen Pheromons werden Konjugationshyphen gebildet, die in der G2-Zellzyklusphase arretiert sind. Durch Fusion der Konjugationshyphen entsteht das dikaryotische Filament, in dem der G2- Zellzyklusarrest bis zur Penetration der Wirtspflanze aufrechterhalten wird. Im Dikaryon wird die weitere Entwicklung durch den b-Paarungstyp Locus vermittelt, der für die Homeodomänen-Transkriptionsfaktoren bE und bW kodiert. hdp1 kodiert für einen a- und b-abhängig induzierten Homedomänen-Transkriptionsfaktor. Deletion von hdp1 beeinflusst die Filamentbildung und den G2 Zellzyklusarrest. Fusion kompatibler Δhdp1 Zellen führt zu Filamenten mit reduzierter Länge, und die Anzahl von Hyphen mit mehr als einem Zellkern ist erhöht. Konjugationshyphen von Pheromon-induzierten Δhdp1 Zellen zeigen eine höhere Anzahl an Kernen mit nur einfachem Chromosomengehalt (1C) auf, was auf eine Funktion von Hdp1 während des a-induzierten G2-Arrestes hinweist. Weiterhin ist eine induzierte hdp1-Expression ausreichend, um die Filamentbildung und den G2-Arrest auszulösen. Hdp1 induziert die Expression von Prf1, dem zentralen transkriptionellen Regulator in der a-Regulationskaskade, sowie von Rop1, einem Transkriptionsfaktor, der für die Prf1-Expression in der saprophytischen Phase benötigt wird. Obwohl nicht für die Pheromon-induzierte Expression notwendig, moduliert Hdp1 die Expression von Prf1 und Rop1 und etabliert so eine positive Rückkopplungsschleife zwischen der b-abhängigen Regulationskaskade und dem Pheromon-Signalweg. Microarray-Analysen zeigten, dass zwei Regulatoren des Zellzyklus durch Hdp1 reguliert werden. Pcl12, ein Pho85-ähnliches Zyklin, wird durch Hdp1 induziert, wohingegen Clb1, ein B-Typ Zyklin, reprimiert wird. Pcl12 scheint für die Hdp1-induzierte Filamentbildung und den Hdp1-induzierten G2-Zellzyklus notwendig zu sein, zusätzlich scheint der Zellzyklusarrest jedoch noch von weiteren Umweltsignalen abhängig zu sein. Clb1 ist für die Hdp1-abhängige Zellzykluskontrolle nicht notwendig. Die in dieser Arbeit gewonnen Daten lassen auf eine Funktion von Hdp1 in der Feinabstimmung der a- und b-abhängigen Zellzykluskontrolle und der Integration von Umweltsignalen schließen.