Characterization of an Arabidopsis glutaredoxin that interacts with core components of the salicylic acid signal transduction pathway

Abstract

Salicylsäure (SA) ist ein Signalmolekül, welches in der Pflanze Abwehrreaktionen nach Pathogenbefall auslöst. Das cis-Element Activation sequence-1 (as-1) und die verwandten basic/leucin zipper (bZIP)-Typ Transkriptionsfaktoren der TGA-Familie regulieren die Expression in Abhängigkeit von SA und xenobiotischen Chemikalien. TGA-Faktoren interagieren mit NPR1 (NON EXPRESSOR OF PR GENES 1), einem zentralen Aktivator vieler SA-induzierter Abwehrreaktionen. Unter induzierten Bedingungen konnten Änderungen im Redox-Status von TGA1 und NPR1 nachgewiesen werden. Wenn erhöhte Mengen von SA und Jasmonsäure (JA) in der Zelle vorhanden sind, ist NPR1 außerdem an der Hemmung von (JA)-induzierbaren Genen beteiligt.Mit Hilfe eines Protein-Interaktions-Tests in Hefe mit NtTGA2.2 aus Tabak und einer cDNA-Bank aus Arabidopsis thaliana konnte ein Mitglied der Glutaredoxin Familie (GRX480; At1g28480) als mit TGA interagierendes Protein identifiziert werden. Außerdem konnte im Hefe-Dreihybridsystem ein GRX480/NtTGA2.2/NPR1 Komplex nachgewiesen werden. Glutaredoxine gelten als Kandidaten der Redox-Regulation in der Zelle, da sie in der Lage sind, Disulfid-Interaktionen zu katalysieren. In Protoplasten ist GRX480 im Zytosol sowie im Nukleus lokalisiert.In dieser Studie sollte der Einfluss der zwei katalytischen Cysteine von GRX480 auf die Interaktion mit AtTGA2 untersucht werden. Dafür wurden Hefe-Zweihybridsystem in Hefe und Tabak-Protoplasten durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass das redox-defiziente GRX480 weiterhin mit AtTGA2 in Hefe interagiert, in Protoplasten jedoch nicht. Für die Interaktion ist der GRX480-spezifische N-Terminus nicht erforderlich. Des weiteren interagiert AtTGA2 nicht mit GRX370 (At5g40370).GRX480 wird verstärkt nach SA-Induktion oder Pathogenbefall exprimiert, wofür NPR1 und TGA Transkriptionsfaktoren notwendig sind. Eine Induktion durch JA konnte nicht nachgewiesen werden, obwohl JA in der Lage ist, die SA-abhängige Expression zweifach zu steigern.Arabidopsis Linien, welche GRX480 ektopisch exprimieren zeigen eine reduzierte Aktivität des verkürzten CaMV 35S Promotors, der an regulatorischen Elementen nur ein as-1 Element enthält. Dies wurde nicht beobachtet für die ektopische Expression von GRX370, was darauf hinweist, dass die Interaktion mit TGA Faktoren wichtig ist für diesen Effekt.Das JA-abhängige Abwehrgen PDF1.2 welches Bestandteil des SA/JA Antagonismus ist, wird ebenfalls durch GRX480 negativ reguliert, was ein Hinweis darauf ist, dass GRX480 ein Regulator dieses Wechselwirkung ist. GRX480 mit Cysteine-Serin-Austausch im aktiven Zentrum, zeigt diesen Effekt nicht. Epistatische Analysen zeigten, dass GRX480 unabhängig oder unterhalb von NPR1 wirkt. Das Vorhandensein des SA/JA Antagonismus in einer grx480 Verlustmutanten lässt vermuten, dass redundante Mechanismen in der Pflanze existieren, welche zur Hemmung der PDF1.2 Expression beitragen.