Die Funktion des Lewis A Epitops während des Pseudomonas syringae Infektion

Aufgrund ihrer sesshaften Natur sind Pflanzen besonders stark den sich laufend ändernden Umweltbedingungen ausgesetzt. Unterschiedliche, sich rasch entwickelnde Pathogene wie Viren, Pilze und Bakterien stellen eine große Bedrohung dar und gefährden die weltweite Produktion von Nutzpflanzen. Um sich vor diesen Feinden zu schützen, haben Pflanzen - ähnlich wie Tiere und der Mensch - bestimmte Abwehrmechanismen entwickelt. Wie die Reaktion der Pflanze und die Pflanzen-Pathogen-Interaktion im Detail funktionieren und welche pflanzlichen und pathogenen Faktoren auf molekularer Ebene miteinander in Kontakt treten, ist jedoch bei vielen Pflanzenschädlingen noch nicht ausreichend bekannt. Beim Menschen spielen bei der Infektion mit Pathogenen und der folgenden Immunantwort bestimmte Zuckerketten eine entscheidende Rolle. So können Viren sich an bestimmte Zuckerketten anheften und dadurch in weiterer Folge in die humane Zelle eindringen. Ähnlich Prozesse, die auf einer Protein-Kohlenhydrat-Interaktion beruhen, könnten auch beim Befall von Pflanzen mit bakteriellen Erregern eine Rolle spielen. In diesem Projekt wird die Funktion einer bestimmten Kohlenhydrat-Struktur (Lewis A Epitop) während der Pseudomonas syringae-Infektion in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht. Basierend auf neuen Erkenntnissen nehmen wir an, dass das Lewis A Epitop und ein daran bindendes pflanzliches Protein (ein Lektin mit dem Namen F-Box-Nictaba) wichtige Funktionen während der bakteriellen Infektion und pflanzlichen Immunantwort haben. Um diese Hypothese zu untersuchen, werden bakterielle Infektionstests in verschiedenen Arabidopsis thaliana Mutanten durchgeführt. Darüberhinaus wird der Einfluss des Schaderregers auf die Zuckerstrukturen und das Zucker-bindende Protein mittels Massenspektrometrie und zellbiologischer Methoden charakterisiert. Die Bindung des Lektins an pflanzliche und bakterielle Zuckerstrukturen wird mittels biochemischer Methoden und Bindungsstudien erforscht. Gemeinsam sollen diese neuen experimentellen Ansätze ein besseres Bild über die molekularen Abläufe und die Funktion dieser spezifischen Zuckerstrukturen während der Infektion mit dem bakteriellen Erreger ergeben. Unsere Untersuchungen liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis eines hochsensiblen Abwehrsystems und können in weiterer Folge zur Entwicklung von neuen Ansätzen zur Bekämpfung von pflanzlichen Schädlingen führen.

Die Funktion des Lewis A Epitops während der Pseudomonas syringae-Infektion von Arabidopsis thaliana Aufgrund ihrer sesshaften Natur sind Pflanzen besonders stark den sich laufend ändernden Umweltbedingungen ausgesetzt. Unterschiedliche, sich rasch entwickelnde Pathogene wie Viren, Pilze und Bakterien stellen eine große Bedrohung dar und gefährden die weltweite Produktion von Nutzpflanzen. Um sich vor diesen Feinden zu schützen, haben Pflanzen - ähnlich wie Tiere und der Mensch - bestimmte Abwehrmechanismen entwickelt. Wie die Reaktion der Pflanze und die Pflanzen-Pathogen-Interaktion im Detail funktionieren und welche pflanzlichen und pathogenen Faktoren auf molekularer Ebene miteinander in Kontakt treten, ist jedoch bei vielen Pflanzenschädlingen noch nicht ausreichend bekannt. Beim Menschen spielen bei der Infektion mit Pathogenen und der folgenden Immunantwort bestimmte Zuckerstrukturen eine entscheidende Rolle. So können Viren sich an bestimmte Zuckergruppen anheften und dadurch in weiterer Folge in die humane Zelle eindringen. Ähnlich Prozesse, die auf einer Protein-Kohlenhydrat-Interaktion beruhen, könnten auch beim Befall von Pflanzen mit bakteriellen Erregern eine Rolle spielen. In diesem Projekt wurde die Funktion einer bestimmten Zuckerstruktur (Lewis A Epitop) während der Pseudomonas syringae-Infektion in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht. Unsere Erkenntnisse zeigen, dass diese bestimmte Zuckerstruktur für die bakterielle Infektion und die pflanzliche Immunantwort auf den bakteriellen Erreger keine Rolle spielt. Um die unbekannte biologische Funktion der Zuckerstruktur besser erforschen zu können, wurden in weiteren Experimenten zum ersten Mal eine Gruppe von unterschiedlichen pflanzlichen Proteinen identifiziert, welche diese Zuckerstruktur tragen. Diese Proteine bilden die Grundlage zur Erforschung der biologischen Funktion dieser speziellen Zuckerstruktur in zukünftigen Studien.