Identification of transcriptional regulators for the Ustilago maydis mig genes

Ustilago maydis ist ein pflanzenpathogener Basidiomycet. Er infiziert spezifisch Maispflanzen und ist in der Vollendung seines Lebenszyklus auf diesen Wirt angewiesen. Der Organismus wurde zu einem interessanten Forschungsmodell für Interaktionen zwischen Pflanze und Pilz. Mit den mig-Genen wurde in U. maydis eine Genfamilie entdeckt, deren Expression in Anwesenheit der Pflanze induziert wird. Diese Familie enthält das Gen mig1, das Gencluster mig2-1 bis mig2-5 und das Gen mig2-6. Alle mig-Gene zeigen ein stark pflanzeninduziertes Expressionsmuster. Daraus wurde gefolgert, dass sie eine Rolle in der Interaktion zwischen Pilz und Pflanze spielen. Eine detaillierte Analyse des mig2-5 Promotors führte zur Entdeckung des Konsensusmotivs (5’-CCAC/AC/A-3’), das in allen mig2-Promotoren in mehreren Kopien vorkommt und dessen Aktivität von der Anwesenheit des Sequenztripletts 5’-CCA-3’ (5’-TGG-3’) abhängig ist. Diese Tatsachen führten zu der Hypothese, dass C2H2-Zinkfingerproteine und Myb-Proteine mögliche Regulatoren der mig-Gene sind. In dieser Arbeit wurden Kandidatengene über PCR-basierte Gendeletion analysiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Deletion von mzr1, einem Gen, das für ein Zinkfingerprotein codiert, zu einer drastischen Reduktion des Expressionslevels von mig2-5 nach der Pflanzeninfektion führt. Unabhängig wurde mit Biz1 ein weiteres Zinkfingerprotein identifiziert, welches ebenfalls an der transkriptione- llen Aktivierung der mig Gene beteiligt ist (M. Vranes und J. Kämper, nicht veröffentlicht). Die konditionale Überexpression von mzr1 und biz1 ist hinreichend, um unter Kulturbedingungen die Transkription mehrerer mig Gene zu induzieren. Es konnte ausserdem gezeigt werden, dass ein in E. coli exprimiertes verkürztes Mzr1-Protein in vitro spezifisch an den mig2-5 Promotor bindet. Weiterhin wurde ein drittes C2H2 Zinkfingerprotein namens Znf23 identifiziert, das an der Regulation der mig Gene beteiligt ist. In Abwesenheit von znf23 fällt die Expression der mig Gene nach der Pflanzeninfektion deutlich stärker aus als in der wildtyp-Situation. Aus diesen Ergebnissen lässt sich folgern, dass Mzr1 ein positiver Regulator von mig2-5 ist, während Znf23 die Expression der mig Gene negativ beeinflusst. Die Schlussfolgerungen aus diesen Ergebnissen werden diskutiert.