Item

Abstract

In Ustilago maydis sind drei Signalwege bekannt, die für die pathogene Entwicklung dieses Brandpilzes essentiell sind. Während die Kpp4/Fuz7/Kpp2-MAPK-Kaskade und der cAMP-Weg für den Paarungsprozess und die Ausbildung von frühen Infektionsstrukturen benötigt werden, ist die Kpp6-MAPK-Kaskade entscheidend für die Penetration der Blattoberfläche. Bisher waren nur wenige Zielgene dieser Signalwege bekannt. In dieser Arbeit wurden isogene Stämme konstruiert, die eine regulierbare genetische Aktivierung der einzelnen Signalkaskaden ermöglichen. Durch genomweite Microarray-Analysen (Affymetrix)wurde das Transkriptom dieser Stämme untersucht und mit der Situation nach Pheromonstimulation verglichen. Unter den differentiell regulierten Genen konnten neben zahlreichen bekannten auch eine Vielzahl neuer Zielgene identifiziert werden. Vergleichende Analysen der Transkriptome zeigen, dass eine deutliche Überlappung der Signalwege vorliegt. An der Regulation dieses Netzwerks sind neben dem HMG-Domänen Transkriptionsfaktor Prf1 weitere Komponenten beteiligt, die vermutlich posttranskriptionell reguliert werden. Nach Aktivierung des cAMP-Wegs wurden drei koregulierte Gencluster identifiziert, die eine potentielle Funktion bei der Eisenaufnahme haben. Unter den koregulierten Genen befinden sich Vertreter des reduktiven und des nicht-reduktiven Eisenaufnahme-systems, u.a. die bereits bekannten Gene sid1 und sid2, die für eine Ornithin-5-Monooxigenase und eine Ferrichrom-Siderophoren-Peptidsynthetase kodieren. Für die Expression dieser Gene wird ein intakter cAMP-Weg benötigt, darüber hinaus werden die Gene durch Eisen reprimiert. Da bereits bekannt war, dass das nicht-reduktive Eisenaufnahmesystem keine Rolle bei der pathogenen Entwicklung von U. maydis spielt, konzentrierte sich die Arbeit auf die hochaffine Eisenpermease die Teil des reduktiven Eisenaufnahmesystems ist. Durch Komplementation einer Hefemutante konnte gezeigt werden, dass fer2 für eine funktionelle Eisenpermease kodiert. fer2-Deletionsmutanten zeigen einen Wachstumsdefekt auf Eisenmangelmedium. In der Pflanze ist die Proliferation solcher Mutanten stark reduziert und die Ausbildung von Pathogenitätssymptomen deutlich abgeschwächt. Dies zeigt, dass Komponenten des reduktiven Eisenaufnahmesystems Virulenzfaktoren in U. maydis sind.