Genombasierte Identifizierung neuer potentieller Virulenzfaktoren von Xanthomonas campestris pv. vesicatoria
Creators: name: Thieme, Frank
Publisher: name: Universitäts- und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt
Year: 2006
Subjects: subject: Elektronische Publikation
subject: Hochschulschrift
subject: Online-Publikation
subject: Zsfassung in engl. Sprache
subject: 572.862933

description: Das Gram-negative pflanzenpathogene Bakterium Xanthomonas campestris pv. vesicatoria Stamm 85-10 ist der Erreger der bakteriellen Fleckenkrankheit auf Paprika. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die annotierte Genomsequenz dieses Pathogens miterstellt und analysiert. Das Genom umfasst ein 5,17 Mb großes Chromosom mit einem G+C-Gehalt von 64,75% und vier Plasmide (2 kb, 19 kb, 38 kb und 182 kb), die insgesamt 4726 vorhergesagte proteinkodierende Sequenzen enthalten. Vergleiche mit anderen sequenzierten Xanthomonaden ergaben eine ähnliche Genanordnung wie im Citrus-Pathogen X. axonopodis pv. citri und X. campestris pv. campestris, welches Brassicaceen befällt. Im Gegensatz dazu weichen die Genomstrukturen der Reis-pathogenen X. oryzae pv. oryzae-Stämme stark von denen der anderen Xanthomonaden ab. Mithilfe bioinformatischer Analysen konnte eine Vielzahl möglicher Virulenzfaktoren im Genom des X. campestris pv. vesicatoria-Stammes 85-10 identifiziert werden, so z.B. alle in Gram-negativen Bakterien bekannten Proteinsekretionssysteme. Darunter war auch ein vorhergesagtes Typ IV-Sekretionssystem, das die größte Ähnlichkeit zum Icm/Dot-System humanpathogener Legionella spp. und Coxiella spp. aufweist. Das bereits gut untersuchte Typ III-Sekretionssystem stellt einen essentiellen Pathogenitätsfaktor von X. campestris pv. vesicatoria dar. Es dient hauptsächlich der Translokation von Typ III-Effektorproteinen in die Pflanzenzelle. Im Rahmen dieser Arbeit konnten, unter Verwendung der AvrBs3-Effektordomäne (AvrBs3Δ2) als Reporter, sieben neue Typ III-Effektoren, so genannte "Xanthomonas outer proteins" (Xops), bestätigt werden. Während die Effektorgene xopC, xopE1, xopE2, xopH, xopI und xopJ mit dem Typ III-Sekretionssystem koreguliert sind, wird xopG konstitutiv exprimiert. Die Gene xopC, xopE2 und xopH sind mit möglichen mobilen genetischen Elementen assoziiert, die von 62 bp langen "inverted repeats" an jeder Seite begrenzt werden und eine Transposase und "cointegrate resolution proteins" kodieren. Dies deutet auf einen Erwerb dieser Gene durch horizontalen Gentransfer hin. Interessanterweise enthalten die Effektoren XopE1 und XopE2 ein mögliches N-Myristoylierungssignal in ihren N-Termini. Konfokale Laserscanning-Mikroskopie zeigte, dass GFP-Fusionen beider Proteine an der Plasmamembran von Nicotiana benthamiana-Zellen lokalisiert sind.
description: The Gram-negative plant-pathogenic bacterium Xanthomonas campestris pv. vesicatoria strain 85-10 is the causal agent of bacterial spot disease on pepper. This work contributed to the annotation and bioinformatic analysis of the genome sequence of this pathogen. The genome comprises a 5.17 Mb chromosome with a G+C content of 64,75% and four plasmids, 2 kb, 19 kb, 38 kb, and 182 kb in size. The whole genome contains 4726 predicted protein coding sequences. Comparisons with other sequenced xanthomonads revealed a gene order that is similar to the citrus pathogen X. axonopodis pv. citri and X. campestris pv. campestris, which infects Brassicaceae. By contrast, the genome structure of the rice-pathogenic X. oryzae pv. oryzae strains was quite different from the other xanthomonads. Bioinformatic analyses identified a multitude of putative virulence factors in the genome of X. campestris pv. vesicatoria strain 85-10, e.g., all protein secretion systems so far described in Gram-negative bacteria. Among these systems a putative type IV secretion system was identified, which showed the highest similarity to the Icm/Dot system of human-pathogenic Legionella spp. and Coxiella spp.. The type III secretion system (TTSS) is an essential pathogenicity factor of X. campestris pv. vesicatoria. The main function of the TTSS is the translocation of type III effector proteins directly into the plant cell cytosol. In this work, seven type III effectors, designated as Xanthomonas outer proteins (Xops), could be verified, using the effector domain of AvrBs3 (AvrBs3Δ2) as reporter. The effector genes xopC, xopE1, xopE2, xopH, xopI, and xopJ are co-regulated with the TTSS, whereas xopG is constitutively expressed. The genes xopC, xopE2 and xopH are associated with similar putative mobile genetic elements, which are flanked by 62 bp inverted repeats on each side and consist of genes coding for a transposase and cointegrate resolution proteins. The presence of the element is indicative for the acquisition of the effector genes by horizontal gene transfer. Interestingly, the effectors XopE1 and XopE2 possess a putative N-terminal N-myristoylation signal. Confocal laser scanning microscopy analysis of XopE1 and XopE2 GFP fusion proteins showed localization to the plasma membrane of Nicotiana benthamiana cells.