PUB - Publikationen an der Universität Bielefeld

In dieser Arbeit wurden erstmals Gene der Ackerbohne Vicia fabia L., die in der Rhizobien-Leguminosen und der arbuskulären Mykorrhizasymbiose spezifisch oder amplifiziert exprimiert werden, auf Proteinebene charakterisiert. Neben den ausschließlich in den Wurzelknöllchen vorkommenden Proteinen VfENOD18, VfNOD28/32 und VfNOD32 wurden Proteine untersucht, die von dem Mykorrhiza-amplifiziert exprimierten Gen VfCaMBP1 und dem in beiden Symbiosen der Ackerbohne spezifisch exprimierten Leghämoglobingen VfLb29 kodiert werden. Im einzelnen wurden immunologische Lokalisationsstudien an longitudinalen Dünnschnitten von Wurzelknöllchen mittels Licht- und Elektronenmikroskopie durchgeführt. Die eingesetzten polyklonalen Antikörper wurden durch Immunisierungen mit heterolog exprimierten Fusionsproteinen oder mit synthetischen Peptiden gewonnen. Bei Hinweisen auf eine mögliche Funktion der Symbiose-relevanten Proteine schlossen sich biochemische Funktionsanalysen an. Homologievergleiche zeigten, dass das Nodulin VfENOD18 als neues, pflanzliches Mitglied der bakteriellen "Mj0577 Superfamilie" angesehen werden kann. Als ATP-bindendes Protein im Cytoplasma von infizierten Zellen der Stickstoff fixierenden Zone ist es möglicherweise an der Signaltransduktion im symbiontischen Gewebe beteiligt. Western Blot Studien und PCR-Experimente deuten auf eine Proteinfamilie für Noduline vom ENOD18-Typ in Leguminosen der Triben Trifolieae, Vicieae und Hedysareae mit caesalpinioider oder crotalarioider Knöllchenform hin. Die modularen Noduline VfNOD28/32 können Ca2+-Ionen binden und, da sie wahrscheinlich im Peribakteroidraum lokalisiert sind, möglicherweise den Transport des fixierten Stickstoffs vom Mikro- zum Makrosymbionten beeinflussen. Zumindest für die Isoform VfNOD32a konnte zudem eine unterschiedlich starke Abundanz in einzelnen Knöllchen nachgewiesen werden. Die Genprodukte der Knöllchen- und Mykorrhiza-spezifisch bzw. Mykorrhiza-amplifiziert exprimierten Gene VfLb29 und VfCaMBP1 konnten bisher in Wurzelknöllchen und mykorrhizierten Wurzeln der Ackerbohne nicht detektiert werden, so dass in beiden Fällen eine restriktive zeitliche und örtliche Regulation der Genexpression oder der Proteinsynthese angenommen werden kann. Auf biochemischer Ebene konnte VfCaMBP1 experimentell als Calmodulin-bindendes Protein identifiziert und seine Calmodulin-bindende Domäne bestimmt werden. Es ist somit das erste Calmodulin-bindende Protein, das in der arbuskulären Mykorrhizasymbiose amplifiziert exprimiert wird. Mittels einer potentiellen Kernlokalisationssequenz könnte es in den Zellkern gelangen und dort eine Funktion im Zusammenhang mit einer Ca2+-Calmodulin vermittelten Signaltransduktion erfüllen.