Ubiquitinierung in der Immunantwort

Pflanzen stehen in ständiger Wechselwirkung mit verschiedenen Mikroorganismen. Dabei können einige pathogen auf die Pflanze wirken, d.h. sie sind in der Lage, diese zu infizieren und Krankheiten auszulösen. Das Eindringen der Mikroorganismen in die Pflanzenzelle wird dabei durch bestimmte pflanzliche Rezeptoren erkannt, die spezifische Molekülstrukturen des jeweiligen Phytopathogens (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) perzipieren. Bekannte PAMPs sind beispielsweise bakterielles Flagellin, Lipopolysaccharide oder pilzliches Chitin. Die Aktivierung dieser Rezeptoren ruft eine Vielzahl von Abwehrreaktionen hervor, die schließlich die sogenannte PAMP-vermittelte Immunität der Pflanzen auslösen (PAMP-triggered immunity, PTI). Im Laufe der Evolution haben pathogene Mikroorganismen Strategien entwickelt, um das immunologische „Schutzschild“ der Pflanzen zu umgehen. Dazu gehören sowohl die Expression von Virulenz-steigernden Effektorproteinen als auch von Verbindungen, die die pflanzliche Immunantwort supprimieren können. In Reaktion darauf entwickelten sich auf Pflanzenseite neue Rezeptoren, die die Effektormoleküle oder die von ihnen verursachten molekularen Veränderungen erkennen und damit die Effektor-vermittelte Immunität (effector-triggered immunity, ETI) aktivieren.

Wir konnten eine Gruppe pflanzlicher miteinander verwandter E3-Ligasen vom U-Box-Typ (plant u-box type, PUBs) identifizieren, die als Reaktion auf verschiedene PAMPs stark induziert sind. Zur PUB-Gruppe gehören PUB22, PUB23 und PUB24, die als negative Regulatoren der PAMP-vermittelten Signaltransduktion und Immunität agieren. Demnach zeigen Pflanzen mit mutierten pub22-24-Genen zum Teil verstärkte (de-reprimierte) Reaktionen der PTI. Dazu gehören die Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (oxidative burst), die MAP-Kinase-3 (MPK3)-Aktivität und die transkriptionelle Aktivierung bestimmter Markergene. Die De-Reprimierung dieser Antwortreaktionen tritt in Verbindung mit der Perzeption verschiedener PAMPs auf. Dies deutet auf eine Beteiligung dieser PUB-Gruppe an der Regulation eines zentralen Prozesses hin, der für die Verarbeitung Rezeptor-vermittelter Signale verantwortlich ist. Derzeitige Forschungsprojekte beschäftigen sich mit der Analyse von Proteinen, die im Zuge der pflanzlichen Immunantwort durch PUBs ubiquitiniert werden. Des Weiteren soll der durch diese Ubiquitin-Ligasen vermittelte Mechanismus der Ubiquitinierung aufgeklärt werden.