Zellkernprozesse in der pflanzlichen Abwehr
Pflanzen reagieren innerhalb kürzester Zeit auf abiotische und biotische Umweltveränderungen, die eine Gefahr für das Überleben oder die pflanzliche Energiebilanz darstellen können. Dazu überwachen Pflanzen ihre Umwelt ständig mittels einer Vielzahl von Rezeptorproteinen auf der Zelloberfläche. Die Signalweiterleitung von den Oberflächenrezeptoren in den Zellkern beruht hauptsächlich auf Veränderungen von post-translationalen Proteinmodifikationen und dynamischen Protein-Proteinwechselwirkungen. Im Zellkern werden die Informationen der verschiedenen Signalwege verschaltet und in adäquate Veränderungen der Genexpression übersetzt. Dieser kontinuierliche Überwachungsmechanismus erlaubt es Pflanzen, sich ständig optimal an ihre Umgebung anzupassen.
Die Perzeption von molekularen Mustern, die auf eine bevorstehende Infektion durch Schadorganismen hinweisen, führt zu einer Aktivierung von Abwehrgenen bei gleichzeitiger Reduktion der Photosynthese- und Wachstumsrate. Ungünstige abiotische Umweltbedingungen können die Aktivierung antimikrobieller Abwehrmechanismen jedoch negativ beeinflussen. Obwohl das pflanzliche Immunsystem die Mehrzahl aller mikrobiellen Invasionsversuche unterbinden kann, schaffen es besonders angepasste Schädlinge, die pflanzliche Immunität auszuschalten und so eine Infektion zu etablieren. Essentiell für die Manipulation der Wirtspflanze sind dabei sogenannte Effektorproteine, die Schadorganismen direkt in die infizierte Zelle transportieren. Einige Effektorproteine zeigen gerichteten Transport in den Zellkern der Pflanzenzelle und verhindern dort die Aktivierung von Abwehrgenen. Der Ausgang eines Infektionsversuches hängt deshalb sowohl vom Effektorrepertoire des Schadorganismus als auch von anderen Umweltbedingungen ab. Einige Pflanzenproteine scheinen als Knotenpunkte des intrazellulären Informationssystems zu fungieren und werden besonders häufig von Schadorganismen manipuliert.
Ziel unserer Versuche ist die Entschlüsselung von molekularen Mechanismen der Protein-basierten Signalweiterleitung im Zellkern und an der Kernperipherie. Dabei versuchen wir, die Funktion von Schlüsselproteinen durch strukturbiologische Analysen (Röntgenkristallografie) zu komplementieren. Diese Versuche werden Einblicke in molekulare Interaktionen geben, die die Grundlage der Verschaltung verschiedener Signalwege in Pflanzen bilden und aufzeigen, wie Pflanzenpathogene dieses Netzwerk gezielt manipulieren.
