Suppression of a specific branch of mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling by bacterial AvrRpt2-like cysteine proteases: Mechanistic elucidation and application for MAPK studies.

细菌 AvrRpt2 样半胱氨酸蛋白酶抑制丝裂原激活蛋白激酶 (MAPK) 信号传导的特定分支:MAPK 研究的机制阐明和应用。

基本信息

项目摘要

Plants recognize conserved structures of pathogens during the infection process and activate defence reactions. One key signalling event is the activation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs/MPKs). We recently reported a new function of a well-studied bacterial pathogenesis effector called AvrRpt2, where it blocked the pathogen-induced activation of specific MAPKs (i.e. inhibition of MPK4/MPK11 but not MPK3/MPK6). This novel function of blocking MPK4/MPK11 activation is conserved in homologs from a number of plant-associated and soil bacteria (that includes agronomically important phytopathogens like Ralstonia solanacearum, Erwinia amylovora and Acidovorax citrulli). Additionally, we also have preliminary findings that multiple transcription factors known to be important for stress regulation are destabilized or their expression is blocked by AvrRpt2. We propose that these may be novel virulence functions of AvrRpt2, which seem to be independent of previously known AvrRpt2 targets. In this proposal, we aim to elucidate the molecular mechanism for these processes. Since the cysteine protease activity of AvrRpt2 is essential for these functions, the AvrRpt2 cleaved substrates must be responsible for the observed effects on the MAPKs and transcription factors. Hence, we will use a proteomics-based method (called TAILs) to detect the novo N-termini of cleaved proteins in plants expressing AvrRpt2 and hence identify new in vivo AvrRpt2 substrates. Furthermore, we want to exploit the specific AvrRpt2-mediated interference with MPK4/MPK11 activation to bypass the constraints imposed by the extreme dwarf phenotype and lethality of the mpk4mpk11 double mutant and study signalling unique to these two MAPKs in healthy plants. The knowledge gleaned from the current study will advance the understanding of bacterial infection strategies and allow us to improve pest management schemes against pathogens.
植物在感染过程中识别病原体的保守结构并激活防御反应。一项关键的信号传导事件是丝裂原激活蛋白激酶 (MAPK/MPK) 的激活。我们最近报道了一种经过充分研究的细菌发病机制效应子 AvrRpt2 的新功能,它可以阻断病原体诱导的特定 MAPK 激活(即抑制 MPK4/MPK11,但不抑制 MPK3/MPK6)。这种阻止 MPK4/MPK11 激活的新功能在许多植物相关细菌和土壤细菌(包括农艺学上重要的植物病原体,如青枯菌、梨欧文氏菌和西瓜酸食菌)的同源物中得到保守。此外,我们还初步发现,已知对应激调节很重要的多种转录因子不稳定,或者它们的表达被 AvrRpt2 阻断。我们认为这些可能是 AvrRpt2 的新毒力功能,它们似乎独立于先前已知的 AvrRpt2 靶标。在本提案中,我们的目标是阐明这些过程的分子机制。由于 AvrRpt2 的半胱氨酸蛋白酶活性对于这些功能至关重要,因此 AvrRpt2 切割的底物必定是观察到的对 MAPK 和转录因子的影响的原因。因此,我们将使用基于蛋白质组学的方法(称为 TAIL)来检测表达 AvrRpt2 的植物中切割蛋白的新 N 末端,从而识别新的体内 AvrRpt2 底物。此外,我们希望利用 AvrRpt2 介导的对 MPK4/MPK11 激活的特定干扰来绕过 mpk4mpk11 双突变体的极端矮化表型和致死性所施加的限制,并研究健康植物中这两种 MAPK 特有的信号传导。从当前研究中收集的知识将增进对细菌感染策略的理解,并使我们能够改进针对病原体的害虫管理方案。

项目成果

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Differential N-end Rule Degradation of RIN4/NOI Fragments Generated by the AvrRpt2 Effector Protease1[OPEN]
AvrRpt2 效应蛋白酶 1 生成的 RIN4/NOI 片段的差异 N 端规则降解[打开]
  • DOI:
    10.1104/pp.19.00251
  • 发表时间:
    2019-03-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Kevin Goslin;Lennart Eschen;Christin Naumann;Eric Linster;M. Sorel;Maria Klecker;Rémi de Marchi;Anne Kind;M. Wirtz;Justin Lee;Nico Dissmeyer;E. Graciet
  • 通讯作者:
    E. Graciet
A mutation in Asparagine-Linked Glycosylation 12 (ALG12) leads to receptor misglycosylation and attenuated responses to multiple microbial elicitors.
天冬酰胺连接糖基化 12 (ALG12) 的突变会导致受体错误糖基化并减弱对多种微生物激发子的反应。
  • DOI:
    10.1002/1873-3468.13850
  • 发表时间:
    2020-06-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Fabian Trempel;Lennart Eschen;Nicole Bauer;Stefanie Ranf;L. Westphal;D. Scheel;Justin Lee
  • 通讯作者:
    Justin Lee
pH effects on plant calcium fluxes: lessons from acidification-mediated calcium elevation induced by the γ-glutamyl-leucine dipeptide identified from Phytophthora infestans
pH 对植物钙通量的影响:从致病疫霉中鉴定出的γ-谷氨酰亮氨酸二肽诱导的酸化介导的钙升高的教训
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-41276-0
  • 发表时间:
    2019-03-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    L. Westphal;Nadine Strehmel;Lennart Eschen;Nicole Bauer;B. Westermann;S. Rosahl;D. Scheel;Justin Lee
  • 通讯作者:
    Justin Lee
Two Strategies of Pseudomonas syringae to Avoid Recognition of the HopQ1 Effector in Nicotiana Species
丁香假单胞菌避免识别烟草属 HopQ1 效应子的两种策略
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.00978
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zembek P;Danilecka A;Hoser R;Eschen-Lippold L;Benicka M;Grech-Baran M;Rymaszewski W;Barymow-Filoniuk I;Morgiewicz K;Kwiatkowski J;Piechocki M;Poznanski J;Lee J;Hennig J;Krzymowska M
  • 通讯作者:
    Krzymowska M
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