title: Functional characterization of the Ustilago maydis protein Acb1 and its derived peptide SDF-2
title: Funktionelle Charakterisierung des Ustilago maydis Proteins Acb1 und des produzierten Peptids SDF-2
Creators: name: Jungmann, Joachim
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Maisbeulenbrand
Acyl-CoA Bindeprotein
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
ustilago maydis, acyl-CoA binding protein

description: The plant pathogenic fungus
      Ustilago maydis secretes effector proteins during the
      biotrophic interaction with its host plant Zea mays, with the
      aim being the suppression of the plant immune response
      virulence. All effector proteins virulence characterized to
      date were shown to be conventionally secreted proteins.
      However, over the last decade it could be established that
      proteins without a signal peptide can also be targeted to the
      outside of the cell in an ER/Golgi independent manner. A
      proteomic analysis on the apoplastic fluid of U. maydis
      infected maize plants identified 65 fungal proteins which did
      not contain a signal peptide. One of these proteins is the
      Acyl-CoA binding protein (ACBP) of U. maydis, Acb1, which
      will be investigated in this thesis. Over the years many
      studies have been dedicated to the functional analysis of
      Acyl-CoA binding proteins, in which ACBPs were shown to have
      many distinct intracellular functions, such as control over
      the intracellular Acyl-CoA pool size, roles in vesicular
      trafficking and their relevance for fatty acid biosynthesis.
      Further, in addition to their metabolic roles, ACBPs were
      shown to be involved in gene regulation, and also signaling
      by receptor binding, as was shown for the ACBP of the amoeba
      Dictyostelium discoideum (AcbA). In this organism it was
      shown that AcbA is secreted under nutrient limitation and
      extracellularly processed into the Spore Differentiation
      Factor 2 (SDF-2), which induces terminal spore
      differentiation. In this thesis it could be shown that the
      Acb1 protein of U. maydis is unconventionally secreted,
      subsequently processed into a SDF-2 like peptide and that
      this peptide is capable of inducing the sporulation of D.
      discoideum cells. The study of the protein’s extracellular
      function in U. maydis, as a full length secreted protein or
      in its processed form as the SDF-2 like peptide was hampered
      by the important intracellular functions of Acb1. Deletion of
      the acb1 gene resulted in strong growth defects and an
      accumulation of suppressor mutations, which were able to
      restore growth in a mutation dependent manner. Ultimately it
      could be shown that a virulence related function of the SDF-2
      like peptide in both the solopathogenic strain SG200, as well
      as the compatible wild type strains FB1 and FB2, has to be
      considered unlikely. A potential extracellular role of the
      full length secreted protein has to date been neither
      confirmed nor ruled out.
description: Der Pflanzen-pathogene Pilz
      Ustilago maydis sekretiert während seiner biotrophen
      Interaction mit seiner Wirtspflanze Zea mays
      Effektor-proteine, mit dem Ziel die pflanzliche Immunantwort
      zu unterdrücken. Für alle bisher charakterisierten Effektoren
      wurde gezeigt, dass sie konventionell sekretiert werden. Über
      die letzten Jahrzehnte konnte jedoch gezeigt werden, dass
      Proteine, die nicht mit einem Signalpeptid transkribiert
      werden, auf einem ER/Golgi unabhängigen Weg aus der
      pilzlichen Zelle transportiert werden können. In einer
      proteomischen Analyse der apoplastischen Flüssigkeit von U.
      maydis-infizierten Mais Pflanzen konnten 65 pilzliche
      Proteine identifiziert werden die über kein Signalpeptid
      verfügen. Eines dieser Proteine ist das Acyl-CoA Binde
      Protein (ACBP), Acb1, welches in dieser Studie untersucht
      wurde. Über die vielen Jahre in denen Acyl-CoA Binde Proteine
      bereits untersucht wurden, konnten viele verschiedene
      Funktionen der Proteine entdeckt werden. Diese schließen die
      Kontrolle über intrazelluläre Acyl-CoA Vorräte, eine Funktion
      bei dem Transport intrazellulärer Vesikel und Beteiligung an
      der Fettsäuresynthese ein. Des Weiteren wurde gezeigt, dass
      ACBPs in der Genregulation eine wichtige Rolle spielen können
      und, wie für das homologe ACBP von Dictyostelium discoideum
      (AcbA) gezeigt wurde, als Signalstoffe für Rezeptorbindung
      agieren könne. Für AcbA konnte gezeigt werden, dass es
      spezifisch unter Nährstoffmangel sekretiert wird und
      extrazellulär in den Sporen Differenzierungs Faktor 2 (SDF-2)
      prozessiert wird, der endgültige Sporendifferenzierung
      einleitet. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass das
      Acb1 Protein von U. maydis auch unkonventionell sekretiert
      wird und nach der Sekretion in ein SDF-2 ähnliches Peptid
      prozessiert wird. Für das SDF-2 ähnliche Peptid konnte
      gezeigt werden, dass es Sporendifferenzierung in D.
      discoideum in einleitet. Das Untersuchen der extrazellulären
      Funktionen des in voller Länge sekretierten Proteins, oder
      des daraus entstehenden Peptids, wurde durch die wichtigen
      intrazellulären Aufgaben von Acb1 erschwert. Die Deletion des
      acb1 Gens war durch erhebliche Wachstumsdefekte
      charakterisiert, welche durch Suppressormutationen ganz oder
      teilweise unterdrückt werden konnten. Letztendlich konnte
      eine für die Virulenz relevante Rolle des SDF-2 ähnlichen
      Peptids in dem solopathogenen Stamm SG200, also auch den
      kompatiblen Wildtyp Stämmen FB1 und FB2, für unwahrscheinlich
      erklärt werden. Eine mögliche Rolle des unprozessierten Acb1
      Proteins konnte bisher weder bestätigt, noch ausgeschlossen
      werden.