Functional characterization of the Ustilago maydis effector protein Ten1

Der Pilz Ustilago maydis ist der Erreger des Maisbeulenbrandes. Die biotrophe Interaktion mit der Wirtspflanze Mais wird hauptsächlich durch eine Vielzahl sekretierter Effektorproteine ermöglicht, die oftmals in Genclustern codiert werden. Die Deletion von Cluster 10A resultiert in einer stark verringerten Virulenz nach Infektion von Maissetzlingen. In der vorliegenden Arbeit konnte das Gen UMAG_03744 (umbenannt zu ten1) als wesentlicher Virulenzfaktor von Cluster 10A bestimmt werden. Mittels quantitativer Reverse-Transkriptase-PCR wurde eine Induzierung von ten1 während der biotrophen Entwicklung des Pilzes festgestellt. ten1 Deletionsmutanten zeigten einen Virulenzphänotyp, der sich überwiegend in einer Reduktion der Tumorgröße auf Blättern äußerte. Des Weiteren führte die Komplementation der Cluster 10A Deletionsmutante mit ten1 zu einer teilweisen Wiederherstellung der Virulenz. Nach Überexpression in Hyphen von U. maydis konnte sekretiertes Ten1 Protein im Überstand von axenischer Kultur detektiert werden. Darüber hinaus wurde, nach Infektion von Maispflanzen, sekretiertes Ten1 Protein in Pflanzenzellen mittels Immunelektronenmikroskopie nachgewiesen, wobei eine Akkumulation des Proteins im Zytoplasma und besonders in Zellkernen beobachtet werden konnte. Mittels Hefe-Zwei-Hybrid-System wurde ZmPP26, eine Typ 2C Protein-Phosphatase (PP2C) als Interaktionspartner von Ten1 identifiziert. Diese Interaktion konnte bestätigt werden durch Koimmunpräzipitation von Ten1 und ZmPP26 nach transienter Koexpression beider Proteine in Nicotiana benthamiana. Darüber hinaus wurde, nach Immunpräzipitation von Ten1 aus infiziertem Maispflanzenmaterial, ZmPP26 mittels Massenspektrometrie als Interaktor nachgewiesen. Durch Hefe-Zwei-Hybrid-Analysen wurde die Interaktionsdomäne von Ten1 kartiert. Das modifizierte Protein Ten1m, das Aminosäureaustausche in der Interaktionsdomäne besitzt, zeigte keine Interaktion mit ZmPP26 in Hefe-Zwei-Hybrid-Analysen. Die Komplementation der Cluster 10A Deletionsmutante mit Ten1m führte nicht zu einer Wiederherstellung der Virulenz, was dafür spricht, dass die Interaktion von Ten1 und ZmPP26 biologisch relevant sein könnte.