Functional characterization of the Ustilago maydis protein Acb1 and its derived peptide SDF-2

The plant pathogenic fungus Ustilago maydis secretes effector proteins during the biotrophic interaction with its host plant Zea mays, with the aim being the suppression of the plant immune response virulence. All effector proteins virulence characterized to date were shown to be conventionally secr...

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Main Author: Jungmann, Joachim
Contributors: Kahmann, Regine (Prof.Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2016
Biologie
Subjects:
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Table of Contents: Der Pflanzen-pathogene Pilz Ustilago maydis sekretiert während seiner biotrophen Interaction mit seiner Wirtspflanze Zea mays Effektor-proteine, mit dem Ziel die pflanzliche Immunantwort zu unterdrücken. Für alle bisher charakterisierten Effektoren wurde gezeigt, dass sie konventionell sekretiert werden. Über die letzten Jahrzehnte konnte jedoch gezeigt werden, dass Proteine, die nicht mit einem Signalpeptid transkribiert werden, auf einem ER/Golgi unabhängigen Weg aus der pilzlichen Zelle transportiert werden können. In einer proteomischen Analyse der apoplastischen Flüssigkeit von U. maydis-infizierten Mais Pflanzen konnten 65 pilzliche Proteine identifiziert werden die über kein Signalpeptid verfügen. Eines dieser Proteine ist das Acyl-CoA Binde Protein (ACBP), Acb1, welches in dieser Studie untersucht wurde. Über die vielen Jahre in denen Acyl-CoA Binde Proteine bereits untersucht wurden, konnten viele verschiedene Funktionen der Proteine entdeckt werden. Diese schließen die Kontrolle über intrazelluläre Acyl-CoA Vorräte, eine Funktion bei dem Transport intrazellulärer Vesikel und Beteiligung an der Fettsäuresynthese ein. Des Weiteren wurde gezeigt, dass ACBPs in der Genregulation eine wichtige Rolle spielen können und, wie für das homologe ACBP von Dictyostelium discoideum (AcbA) gezeigt wurde, als Signalstoffe für Rezeptorbindung agieren könne. Für AcbA konnte gezeigt werden, dass es spezifisch unter Nährstoffmangel sekretiert wird und extrazellulär in den Sporen Differenzierungs Faktor 2 (SDF-2) prozessiert wird, der endgültige Sporendifferenzierung einleitet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das Acb1 Protein von U. maydis auch unkonventionell sekretiert wird und nach der Sekretion in ein SDF-2 ähnliches Peptid prozessiert wird. Für das SDF-2 ähnliche Peptid konnte gezeigt werden, dass es Sporendifferenzierung in D. discoideum in einleitet. Das Untersuchen der extrazellulären Funktionen des in voller Länge sekretierten Proteins, oder des daraus entstehenden Peptids, wurde durch die wichtigen intrazellulären Aufgaben von Acb1 erschwert. Die Deletion des acb1 Gens war durch erhebliche Wachstumsdefekte charakterisiert, welche durch Suppressormutationen ganz oder teilweise unterdrückt werden konnten. Letztendlich konnte eine für die Virulenz relevante Rolle des SDF-2 ähnlichen Peptids in dem solopathogenen Stamm SG200, also auch den kompatiblen Wildtyp Stämmen FB1 und FB2, für unwahrscheinlich erklärt werden. Eine mögliche Rolle des unprozessierten Acb1 Proteins konnte bisher weder bestätigt, noch ausgeschlossen werden.