Analysen zum subzellulären Lokalisationsverhalten der atypischen Myrosinase PEN2 in Arabidopsis-Mikroben-Interaktionen

Abstract

Die atypische Myrosinase PEN2 ist Teil der präinvasiven Nichtwirtsresistenz von Arabidopsis thaliana. Mit Hilfe eines funktionalen GFP-Fusionsproteins konnte die Lokalisation in der Peripherie von mobilen Membrankompartimenten nachgewiesen werden, die nach Inokulation mit adaptierten und nicht-adaptierten Mehltaupilzen an den Interaktionsstellen akkumulieren. Neben der Akkumulation der fluoreszenz-markierten Kompartimente wurde darüber hinaus eine deutliche zeitverlaufsabhängige Intensitätszunahme des Fluoreszenzsignals an der versuchten Invasionsstelle beobachtet, die durch Aggregation des PEN2-GFP-Proteins in der Peripherie der Membrankompartimente entsteht. Aufgrund von Immunopräzipitationsexperimenten kann angenommen werden, dass die Aggregate aus PEN2-GFP-Homooligomeren zusammengesetzt sind. Wie die Analysen von PEN2-GFP-Deletionsproteinen zudem belegen, ist die Oligomerisierung des PEN2-GFP-Fusionproteins abhängig vom globulären Teil der Myrosinase. Durch weitere Analysen konnte zusätzlich gezeigt werden, dass die C terminale Extension für die subzelluläre Lokalisation der Myrosinase essenziell ist, was wiederum ausschlaggebend für die PEN2-Aggregation bzw. die Komplementation des pen2-Mutanten-Phänotyps ist. Mit Hilfe von doppelt transgenen Linien, die neben PEN2-GFP ebenfalls ein organellenspezifisches, RFP-markiertes Reporterprotein exprimieren, wurden neben Peroxisomen auch Mitochondrien als PEN2 GFP-assoziierte Kompartimente fluoreszenzmikroskopisch identifiziert. Allerdings unterliegt ausschließlich der mitochondrien-assoziierte PEN2-GFP-Pool der pathogen-induzierten Aggregation und fokalen Organellen-Immobilisierung. Somit konnte erstmalig eine Beteiligung von Mitochondrien an der Nichtwirtsresistenz von Arabidopsis beschrieben werden.