Epigenetische Screens nach neuen Virulenzfaktoren
Abstract
Bei Wirt-Pathogen-Interaktionen, wie z. B. der Interaktion einer Pflanze und einem Pilz, haben beide Teilnehmer effiziente Strategien entwickelt, um entweder den Wirt zu besiedeln (Pilz) oder den Pathogen abzuwehren (Pflanze). Wichtige Voraussetzung hierfür ist eine schnelle Anpassung an die wechselnden Umweltbedingungen, z.B. durch die Aktivierung Virulenz-/Resistenz-assoziierter Gene. Die Genaktivität wird unter anderem reguliert durch epigenetische Mechanismen, wie z.B die posttranskriptionelle Modifikation von Histonen (HPTM). Abhängig von der jeweiligen HPTM werden die darunterliegenden Gene an- oder ausgeschaltet. HPTMs stellen somit eine effiziente Möglichkeit dar, schnell auf neue Umweltreize zu reagieren. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt mit dem Titel „Epigenetischer Ansatz zur Entdeckung neuer Virulenzfaktoren“ macht sich diese Tatsache zu Nutze. Durch den Vergleich von Pilzmutanten mit einem veränderten HPTM Profil und zugleich einer veränderten Virulenz, sollen neue Virulenzfaktoren identifiziert werden. Für diesen Ansatz wird die noch wenig erforschte Interaktion zwischen dem Pathogen Fusarium fujikuroi und seiner Wirtspflanze Reis (Oryza sativa L.) als Modelsystem herangezogen. F. fujikuroi ist verantwortlich für die bakanae Krankheit („Krankheit der verrückten Keimlinge“) und verursacht so regelmäßig hohe Ernteverluste. Symptome der bakanae Krankheit sind bleiche, spindeldürre und stark elongierte Internodien der Reispflanzen, bedingt durch die Produktion von den Pflanzenhormonen, den Gibberellinen. Diese stellen Virulenzfaktoren dar, welche während der Infektion vom Pilz sekretiert werden und so den Hormonhaushalt der Pflanze durcheinander bringen. Neben den Gibberellinen verfügt F. fujikuroi über das genetische Potenzial für die Produktion von mindestens 46 weiteren Naturstoffen, von denen einige zu dessen Virulenz beitragen könnten. Durch die Verwendung von epigenetischen Mutanten sollen Mechanismen aufgeklärt werden, die für die erfolgreiche F. fujikuroi-O. sativa Interaktion wichtig sind. Genomweite Genexpressionsanalysen von hypo-/hypervirulenten Mutanten im Vergleich zum Wildtyp sollen Gene identifizieren, welche bedingt durch die Mutation unterschiedlich reguliert werden. Einige der differentiell regulierten Gene stehen mit hoher Wahrscheinlichkeit mit der veränderten Virulenz in Zusammenhang und unterstützen so die Identifizierung neuer Virulenzfaktoren. Mithilfe der Chromatinim-munopräzipitation, durch welche die Menge einer bestimmten HPTM an ausgewählten Genen bestimmt werden kann, werden Einblicke in die epigenetischen Abläufe während der Infektion gewonnen. Basierend auf den erzielten Ergebnissen wird eine Auswahl an Genen getroffen, welche differentiell reguliert sind und idealerweise auch mit der jeweiligen HPTM korrelieren. Diese werden im Anschluss detailliert funktional charakterisiert, um ihren direkten Einfluss auf die Virulenz des Pilzes zu evaluieren. Dieses Projekt wird somit neue Erkenntnisse bezüglich der epigenetischen Regulation während der Pathogen-Wirtspflanze-Interaktion liefern.
Fusarium Epigenetik Reis
Publikationen
Mitarbeiter*innen
Lena Studt-Reinhold
Dr.in Lena Studt-Reinhold
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Projektleiter*in
01.02.2017 - 31.12.2020