dc.contributor.author
Dubiella, Ullrich
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:37:12Z
dc.date.available
2009-11-25T12:54:42.358Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1335
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5537
dc.description.abstract
Calcium-abhängige Protein-Kinasen (CDPKs) sind Ser/Thr Protein-Kinasen bei
denen die Calcium-bindende Sensordomäne mit einer Kinase-Effektordomäne in
einem Molekül vereint ist. Sie werden als wichtige Regulatoren bei einer
Vielzahl von unterschiedlichsten Prozessen diskutiert und übersetzen
umweltbedingte cytoplasmatische Calciumsignale in definierte
Phosphorylierungsmuster. Bislang gab es nur wenige Hinweise auf eine
Beteiligung von CDPKs an der R-Gen-vermittelten Pathogenabwehr in Tabak
(Romeis et al., 2000; Romeis et al., 2001; Ludwig et al., 2005; Kobayashi et
al., 2007) bzw. sehr wenige Hinweise auf die Regulation der PAMP-vermittelten
Abwehr in Gerste (Freymark et al., 2007). In dieser Arbeit wurde die Funktion
der beiden nahesten verwandten CDPKs CPK5 und CPK6 aus Arabidopsis thaliana
innerhalb der PAMP-induzierten Signaltransduktion untersucht. Die hier
vorgelegten Daten deuten zum ersten mal auf eine direkte Verbindung zwischen
Calcium-abhängigen Protein-Kinasen aus Arabidopis thaliana und der Regulation
der frühen PAMP-induzierten Pathogenabwehr hin. Biochemische Untersuchungen an
transient in Arabidopsis thaliana Mesophyll-Protoplasten exprimierten AtCPK5-
und AtCPK6-Protein konnten zeigen, dass diese Kinasen eine durch Flg22 und
Elf18 spezifische induzierbare Kinaseaktivität aufweisen. Des Weiteren konnte
gezeigt werden, dass AtCPK5 stressabhängig phosphoryliert wird. Eine wichtige
Phosphorylierungsstelle scheint dabei die Aminosäure S8 zu sein. Mutationen an
dieser Stelle führen zu einem Protein, dass Flg22 insensitiv ist. Zudem
konnten in dieser Arbeit weitere Flg22 abhängige in vivo
Phosphorylierungsstellen identifiziert werden. Die Expression der konstitutiv
aktiven Variante der AtCPK5 in Arabidopsis Mesophyll-Protoplasten führt,
ähnlich wie nach Expression in N. benthamiana, zum Absterben der Zellen.
Darüber hinaus verursacht dieses Protein eine Reduktion der Phosphorylierung
von AtMPK3 und AtMPK6 nach Flg22 Behandlung. Da keine KO-Mutanten für AtCPK5
zur Verfügung standen, konnten die pathophysiologischen Untersuchungen nur mit
der Atcpk6-KO-Mutante durchgeführt werden. Hier zeigten sich jedoch keine
Unterschiede zum Col-0 WT. Im Gegensatz dazu weisen AtCPK5-YFP
überexprimierende Pflanzen einen interessanten Phänotyp auf. An den
Blatträndern entwickeln sich ohne Pathogenbefall chlorotische und nekrotische
Bereiche und RT-PCR-Analysen konnten zeigen, dass die Expression von
pathogenabwehr relevanten Salicylsäure-abhängigen Markergenen erhöht ist.
de
dc.description.abstract
Calcium-dependent protein kinases (CDPK) are a class of serine/threonine
kinases, in which the calcium-binding sensor domain is linked to the protein
kinase effector domain within one molecule. CDPKs have been identified as
major signaling mediators, which translate changes in the environment into
specific phosphorylation signals. A direct involvement of CDPKs in plant
defence has so far only been shown in a gen- for-gen interaction in tobacco
(Romeis et al., 2000; Romeis et al., 2001; Ludwig et al., 2005; Kobayashi et
al., 2007) and there are some evidences that CDPKs might play a role in PAMP
induced defence responses in barley (Freymark et al., 2007). This thesis
adresses the function of two close homologues CPK5 and CPK6 from Ara- bidopsis
thaliana in the PAMP induced signal transduction. Results indicate for the
first time a direct link between CDPKs from Arabidopsis thaliana and the
regulation of very early PAMP induced defence responses. Biochemical
experiments with Protein transient- ly expressed in Arabidopsis thaliana
mesophyll-protoplasts showed a Flg22 and Elf18 specific inducible kinase
activation. The induction of kinase activity is linked to a change in the
phosphorylation status of AtCPK5. An important phosphorylation site involved
is a Serin at position 8. Site- directed mutation of S8 results in a Flg22
insensitive protein. In addition, new additional Flg22-dependent in vivo-
phosphorylation sites were identified. Similar to results from N. benthamiana
the expression of constitutive-active variants of AtCPK5 in mesophyll-
protoplast from Arabidopsis resulted in enhanced cell death symp- toms. Also a
reduction of Flg22 induced phosphorylation of AtMPK3 and AtMPK6 could be
observed. Since there had been no knock-out lines available for AtCPK5 all
phytopathological test were performed only with Atcpk6 knock-out plants. No
differences between Atcpk6 and the Col-0 WT plants could be detected. In
contrast AtCPK5-YFP overexpressing plants developed chlorotic and necrotic
lesions without any infection by pathogens. Further- more RT-PCRs demonstrated
an enhanced expression of pathogen-induced marker gens indicative for the
salicylic acid dependent pathway.
en
dc.format.extent
XIV, 119 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
signal transduction
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Molekulare und biochemische Charakterisierung der Calcium-abhängigen Protein-
Kinasen CPK5 und CPK6 aus Arabidopsis thaliana
dc.contributor.inspector
Prof. Dr. Kürşad Turgay
dc.contributor.inspector
Prof Dr. Rupert Mutzel
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Tinas Romeis
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Thomas Schmülling
dc.date.accepted
2009-09-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000014222-4
dc.title.translated
Molecular and biochemical characterization of CPK5 and CPK6 from Arabidopsis
thaliana
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000014222
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000006623
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access