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Das AUACCC-bindende Protein Khd4 kontrolliert Morphogenese und Pathogenität in Ustilago maydis
Der phytopathogene Basidiomyzet Ustilago maydis ist der Erreger des Maisbeulenbrandes. Für eine erfolgreiche Infektion der Wirtspflanze Zea mays ist die Bildung eines dikaryotischen Filaments erforderlich. Erst in diesem Stadium kann der Pilz die Pflanzenoberfläche penetrieren und die Tumorbildung i...
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| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Beteiligte: | |
| Format: | Dissertation |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Philipps-Universität Marburg
2009
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| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | PDF-Volltext |
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| Zusammenfassung: | Der phytopathogene Basidiomyzet Ustilago maydis ist der Erreger des Maisbeulenbrandes. Für eine erfolgreiche Infektion der Wirtspflanze Zea mays ist die Bildung eines dikaryotischen Filaments erforderlich. Erst in diesem Stadium kann der Pilz die Pflanzenoberfläche penetrieren und die Tumorbildung induzieren. U. maydis stellt nicht nur ein Modellsystem für die Pilz/Wirt-Interaktion dar, sondern wurde in der Vergangenheit bspw. auch für Untersuchungen der DNA-Reparatur oder der RNA-Biologie genutzt. Erste Charakterisierungen des Einflusses RNA-bindender Proteine auf die Pathogenität deuteten dabei an, dass die posttranskriptionelle Regulation innerhalb des infektiösen Stadiums eine bedeutende Rolle spielt. Jedoch wurden bisher nur wenige RNA-bindende Proteine hinsichtlich ihrer regulatorischen Funktion in filamentösen Pilzen näher charakterisiert.
In dieser Arbeit wurde die Rolle des RNA-bindenden Proteins Khd4 von U. maydis detailliert untersucht.
Die Deletion des Gens führt zu einem pleiotropen Phänotyp, der sich in einem Zytokinesedefekt haploider Sporidien, reduzierter Filamentbildung und stark verringerter Virulenz äußert. Um die Funktion von Khd4 hinsichtlich dessen Einfluss auf Morphologie und Pathogenität zu verstehen, wurde die RNA/Protein-Interaktion charakterisiert und mögliche Ziel-Transkripte identifiziert.
In dieser Dissertation konnte gezeigt werden, dass die Tandem-KH-Domänen 3 und 4 essentiell für die Funktion von Khd4 und für die RNA-Bindung in vivo sind. Mutationen wichtiger Aminosäuren innerhalb dieser Domänen äußerten sich in einem dem khd4Δ-ähnlichen Phänotyp und verhinderten die Bindung AUACCC-enthaltender RNA, welches mit Hilfe des Hefe-Drei-Hybrid-Systems ermittelt werden konnte. Die Anwesenheit des cis-aktiven Elements AUACCC war dabei sowohl notwendig als auch hinreichend. Um zu untersuchen, ob es sich bei diesem Motiv um ein regulatorisches RNA-Element in U. maydis handelt, wurden zwei unabhängige Analysen durchgeführt. Zum einen wurde über Microarray-Analysen ermittelt, dass das Motiv AUACCC in differentiell regulierten mRNAs angereichert war (29 von 72 regulierten mRNAs). Über bioinformatische Analysen wurde zum anderen eine signifikante Anreicherung des Motivs in den ersten 150 Nukleotiden der 3untranslatierten Region (UTR) festgestellt. Die Untersuchung experimentell ermittelter 3UTR-Längen bestätigte dabei diese Anreicherung. Weiterhin war die überwiegende Mehrheit der differentiell regulierten Transkripte im khd4-Deletionsstamm hochreguliert, was für eine destabilisierende Funktion von Khd4 sprach. Unterstützt wurde diese Hypothese durch die partielle Kolokalisation von Khd4 mit processing bodies (prozessierenden Körpern, P-bodies), welche in mRNA-Abbauprozessen von hoher Bedeutung sind. Die 29 AUACCC-enthaltenden, differentiell deregulierten Transkripte stellen außerdem direkte Ziel-Transkripte dar, welche einen Einfluss auf den Phänotyp des khd4Δ-Stammes besitzen könnten.
Folglich scheint die RNA-Bindung von Khd4 essentiell zu sein, um posttranskriptionell AUACCC-enthaltende mRNAs durch Rekrutierung von P-bodies zu degradieren. Mit Hilfe der Khd4-abhängigen Regulation wird dadurch möglicherweise die korrekte Entwicklung des haploiden und infektiösen
Stadiums von U. maydis gewährleistet. |
|---|---|
| Umfang: | 95 Seiten |
| DOI: | 10.17192/z2010.0125 |