Item

Abstract

Voraussetzung für eine erfolgreiche Infektion des phytopathogenen Pilzes Ustilago maydis ist die Erkennung und Fusion zweier kompatibler Sporidien auf der Pflanzenoberfläche. Als entscheidendes Signal wirkt dabei die gegenseitige Pheromonstimulation. Diese wird in der Zelle über mindestens zwei Signalwege weitergeleitet, eine MAP-Kinase-Kaskade (MAPK) sowie eine cAMP-abhängige Proteinkinase A (PKA). Zielprotein der beiden pheromonaktivierten Kinasen ist der Transkriptionsfaktor Prf1, welcher die Expression vieler in den folgenden Entwicklungsschritten entscheidender Faktoren reguliert. In Mutationsanalysen konnte gezeigt werden, dass die entsprechenden MAPK- und PKA-Phosphorylierungsstellen in Prf1 für dessen Aktivierung von essentieller Bedeutung sind. Die beiden Kinasen beeinflussen die Funktion des Transkriptionsfaktors in unterschiedlicher Weise, wobei das Phosphorylierungsmuster auf Prf1 insbesondere eine Unterscheidung der Promotoren der Gene der beiden Kreuzungstyploci zu erlauben schien. In der vorliegenden Arbeit konnte zunächst das tetrazyklinregulierte Expressionssystem als wichtige Ergänzung des Promotorrepertoires in U. maydis etabliert werden. Die tetrazyklinvermittelte Regulation von prf1 belegte Einsatzfähigkeit und Effizienz des heterologen Systems. Erste Hinweise auf die Mechanismen, welche der pheromonvermittelten Aktivierung von Prf1 zugrunde liegen, konnten durch die Lokalisierung des Proteins sowie die Entkopplung funktioneller Module gewonnen werden. Dabei deutete sich an, dass die DNA-Bindeeigenschaften wie auch das Transaktivierungspotential von Prf1 Angriffspunkte dieser Regulation darstellen könnten. Die Charakterisierung konstitutiv aktivierter Prf1-Varianten erlaubte es, die physiologische Relevanz der PKA-Phosphorylierung zu bestätigen. AnschließendeMicroarray-Analysen ermöglichten eine transkriptomweite Untersuchung der Auswirkung von PKA- wie auch MAPK-Modifikationen. Dabei konnten innerhalb der pheromonregulierten Gene unterschiedliche Regulationsklassen definiert werden, deren Expression durch den Phosphorylierungsstatus von Prf1 bestimmt wird. Während die transkriptionelle Induktion von prf1 ausreicht, um u.a. die Expression von Faktoren der Pheromonreifung und -sekretion zu induzieren, bestimmen MAPK- oder PKA-Phosphorylierung die Regulation destinkter Gengruppen. Diese Ergebnisse unterstreichen, dass der Transkriptionsfaktor Prf1 auf posttranslationeller Ebene zu einer Veränderung der Zielpromotorspezifität in der Lage ist, welche ein neues Konzept der Vernetzung unterschiedlicher Signalwege in der pilzlichen Pheromonantwort darstellt.