title: Funktionelle Charakterisierung eines LysM-Proteins von Ustilago maydis
title: Functional characterization of a LysM protein in Ustilago maydis
Creators: name: Stolle, Nancy
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: pathogen , fungal-plant interactions
Biowissenschaften, Biologie
Pathogen , Pilz-Pflanze-Interaktion
LysM
Ustilago zeae
Mais

description: Ustilago maydis, der Erreger des
      Maisbeulenbrandes, ist für die Etablierung einer kompatiblen
      Interaktion mit seiner Wirtspflanze Zea mays auf die
      Sekretion zahlreicher Effektorproteine angewiesen. Zu solchen
      Effektoren gehören sekretierte LysM-Proteine phytopathogener
      Pilze. LysM-Proteine können essentielle Virulenzfaktoren
      sein, indem sie Chito-Oligosaccharide, welche durch
      pflanzliche Chitinasen aus der pilzlichen Zellwand
      freigesetzt wurden, abfangen und dadurch eine
      PAMP-vermittelte Resistenz der Pflanze unterdrücken. Im Genom
      von U. maydis wurde ein für ein LysM-Protein kodierendes Gen
      (um11464) identifiziert und näher untersucht. Die Deletion
      von um11464 führte zu einem hypervirulenten Phänotyp in
      Pflanze. Eine detaillierte phänotypische Charakterisierung
      eines um11464 Deletionsstammes ergab, dass dieser eine
      veränderte Morphologie in Flüssigkultur sowie eine erhöhte
      Sensitivität gegenüber Zellwandstressoren aufwies. Ferner
      wirkte sich die Deletion von um11464 positiv auf die
      Filament- und Appressorienbildung aus. Die
      Penetrationseffizienz des Stammes SG200∆um11464 war hingegen
      im Vergleich zu SG200 unverändert. Sekretionsanalysen
      zeigten, dass das Signalpeptid von Um11464 funktionell war.
      Um11464 konnte jedoch zu keinem Zeitpunkt in
      Kulturüberständen nachgewiesen werden. Durch konfokale
      Laserscanning-Mikroskopie und Immunmarkierungen wurde
      gezeigt, dass das Protein in der pilzlichen Zellwand
      lokalisiert. Es wurde eine C-terminale Verankerung über
      nicht-kovalente Verknüpfungen nachgewiesen. Eine Interaktion
      mit Chitin oder anderen pilzlichen Zellwandbestandteilen
      konnte durch Polysaccharid-Bindeversuche mit rekombinantem
      Um11464 nicht bestätigt werden. Der positive Effekt der
      um11464 Deletion auf die Differenzierungsprozesse vor der
      Penetration sowie die Virulenz von U. maydis könnte andeuten,
      dass Um11464 eine veränderte Pflanzenreaktion hervorruft. Um
      dies zu untersuchen, wurden vergleichende
      Mais-Transkriptomanalysen durchgeführt. Diese zeigten, dass
      eine Vielzahl abwehrinduzierter Pflanzengene, darunter einige
      Transkriptionsfaktoren, spezifisch nach Infektion mit der
      um11464 Deletionsmutante herunterreguliert wurden, was eine
      aktive Unterdrückung der pflanzlichen Abwehr bedeuten
      könnte.
description: Ustilago maydis, the causal agent
      of corn smut, depends on the secretion of various effector
      proteins in order to guarantee the establishment of a
      biotrophic interaction with its host plant Zea mays. Secreted
      LysM proteins in phytopathogenic fungi have been shown to
      play an essential role as virulence factors, since they are
      able to sequester chito-oligosaccarides that were released by
      plant chitinases, thereby preventing PAMP-triggered immunity.
      In that respect, one gene (um11464) encoding for a
      LysM-containing protein has been identified in the genome of
      U. maydis. In this study it was shown that the deletion of
      um11464 resulted in a hypervirulent phenotype in planta. A
      detailed phenotypical characterization of an um11464 deletion
      strain revealed that this strain shows a morphological
      phenotype in axenic culture as well as enhanced sensitivity
      towards cell wall stressors. Furthermore, the deletion of
      um11464 was shown to positively influence filament and
      appressoria formation, although the penetration efficiency of
      SG200∆um11464 was not impaired. Secretion assays revealed
      that the signal peptide of Um11464 is functionally active.
      However, Um11464 could never be detected in the culture
      supernatant. Using confocal microscopy and immuno-labelling,
      Um11464 could be localized within the fungal cell wall. It
      could be shown that the protein binds non-covalently to the
      cell wall. However, polysaccharide binding assays revealed,
      that the attachment might not be achieved through binding to
      chitin or any other cell wall component. The positive effect
      of the um11464 deletion on differentiation and virulence
      could indicate that Um11464 might change plant defense
      responses. Transcriptional profiling of infected maize plants
      revealed that several plant genes involved in defense
      responses were indeed significantly induced in response to
      the um11464 deletion strain. This suggests that plant defense
      responses are actively suppressed after um11464
      deletion.