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Abstract

Ustilago maydis ist der Erreger des Maisbeulenbrands. Eine erfolgreiche Infektion der Maispflanze durch den phytopathogenen Basidiomyzeten ist abhängig von zahlreichen morphologischen Transitionen, wie beispielsweise die pheromoninduzierte Bildung von Konjugationshyphen, der Wechsel zum dikaryotischen Wachstum nach der Fusion zweier kompatibler Sporidien und das verzweigte Wachstum des Myzels nach dem Eindringen des Pilzes in die Wirtspflanze. Unter Verwendung einer bioinformatischen Analyse konnten im Vorfeld dieser Arbeit bereits 24 offene Leserahmen (ORF) identifiziert werden, die für potenziell RNA-bindende Proteine kodieren und den Ausgangspunkt dieser Arbeit darstellten. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von 3 PUM-, 4 KHD- und 11 RRM-Proteinen auf die Entwicklungsprogramme über einen revers-genetischen Ansatz untersucht. Durch eine extensive phänotypische Analyse konnte für die Genprodukte dreier ORFs ein Einfluss auf die Entwicklung von U. maydis festgestellt werden; die Proteine wurden mit Khd1, Khd4 bzw. Rrm4 bezeichnet. Während die Deletion von khd1 zu einem kältesensitiven Verhalten führt, hat die Deletion von khd4 Veränderungen der Sporidienmorphologie, Wachstumsrate, Pheromonantwort sowie der Pathogenität zur Folge. Die Deletion von rrm4 führt zu einem Verlust des schnellen polaren Wachstums und zu einer reduzierten Virulenz. Die Domänenarchitektur von Rrm4 zeigt Ähnlichkeiten mit Proteinen der ELAV-Familie (embryonic lethal and abnormal vision). Neben den drei für ELAV-Proteine typischen Modulen der RRM-Domäne im N-Terminus, besitzt Rrm4 eine zusätzliche C-terminale PABC-Domäne (poly[A]-binding protein C-terminal domain), die als Proteininteraktionsdomäne bekannt ist. Rrm4 akkumuliert PABC-abhängig in zytoplasmatischen Partikeln, die sich bidirektional entlang des Mikrotubulizytoskeletts bewegen. Bei der Untersuchung des Transportmechanismus konnte eine indirekte Beteiligung des konventionellen Kinesins Kin2 gezeigt werden, weshalb die Beteiligung eines weiteren Motorproteins am plusendgerichteten und des Dyneins am minusendgerichteten Partikeltransport vermutet wird. Darüber hinaus lassen Mutationsstudien an den RRM-Domänen eine Beteiligung der ersten beiden RRM-Domänen an der RNA-Bindung vermuten. Die Bedeutung von Rrm4 auf die Pathogenität von U. maydis und die Bewegung des RNA-bindenden Proteins entlang des Mikrotubulizytoskeletts deuten auf eine wichtige Funktion von RNA-Transport während der pathogenen Entwicklung von U. maydis hin.