CDPK Signaltransduktion in der Aktivierung von Pathogen-Abwehrreaktionen in Pflanzen

Wir konnten erstmals für CDPKs zeigen, dass diese Enzyme rasch innerhalb von Sekunden bis wenigen Minuten nach Kontakt der Pflanze mit Pathogen-Elizitoren  einer biochemischen in vivo Aktivierung durch Phosphorylierung unterliegen. Diese Isoformen übernehmen eine positive Funktion in der Aktivierung der Immunantwort.

Aktivierung der pflanzlichen Immunabwehr. Pflanzen erkennen über Rezeptoren spezifische Moleküle, die von den angreifenden pathogenen Organismen stammen. Als Folge der Rezeptor-vermittelten Erkennung werden intrazellulär über verschiedene Signalprozesse Immunabwehr-Reaktionen induziert. Diese umfassen neben schnellen Antworten wie der Aktivierung von Protein-Phosphorylierungskaskaden auch eine Veränderung in der Genexpression, die Synthese von Phytohormonen, sowie auch die Umsteuerung des pflanzlichen Metabolismus bis hin zur lokalen Ausbildung von Zelltod Symptomen. Weiterhin wird über die Phytohormon-aktivierten Signalwege eine systemische Immunantwort aktiviert, welche die Pflanze auf weitere, zukünftige Pathogenangriffe vorbereitet.

 

 

In Versuchs-Ansätzen, in denen durch  molekularbiologische und biochemische Modifikationen eine konstante CDPK Signaltransduktion erreicht wird, können entsprechend verstärkte Immunabwehrreaktionen beobachtet werden (gain-of-function). Im Gegensatz dazu kann der Verlust der entsprechenden CDPK durch gezieltes Ausschalten des Gens zu einer Erniedrigung der pflanzlichen Immunantwort führen (loss-of-function). Gegenwärtige Arbeiten in unserer Arbeitsgruppe fokussieren auf die Identifizierung der molekularen Zielproteine von CDPKs in der Immunantwort.