Das PEKTIN Projekt

Nach einer gewissen Zeit interzellulären Wachstum beginnen die meisten pythopathogenen Pilze mit einer zumindest partiellen Degradation der pflanzlichen Zellwand, sei es zur kompletten Mazeration und Auflösung des pflanzlichen Gewebes oder auch nur zur lokalen Auflösung der Zellwand, um ein Haustorium in den periplasmatischen Raum einer Wirtszelle zu entsenden und über dieses Nährstoffe aus der lebenden Pflanzenzelle aufnehmen zu können. Die äußerste Schicht der pflanzlichen Zellwand stellt die Mittellamelle dar, die überwiegend aus Pektin aufgebaut ist. Entsprechend ist das erste zellwandhydrolytische Enzym, das von vielen Pflanzenpathogenen gebildet wird, eine Pektinase. Die wichtigste Komponente des Pektins ist ein lineares Homopolymer aus Galakturonsäure, dessen Säurefunktionen zum Teil methylverestert sind. Der Methylester 'aktiviert' praktisch die Carboxylfunktion, so daß es leicht zu einer lytischen Spaltung des Polysaccharides kommen kann. Pilzliche Pathogene bilden deshalb typischerweise Pektinlyasen zum Abbau dieses Polymers. Wir konnten zeigen, daß die dabei entstehenden, ungesättigten Pektinoligomere als endogene Suppressoren elicitorinduzierter Resistenzreaktionen wirken können. Die Wirkung der Pektinlyase verschafft dem Pilz also nicht nur Zugang zu den intrazellulären Reserven der Wirtszellen, vielmehr supprimiert sie gleichzeitig die Auslösung von Resistenzreaktionen. Die Pektinlyase kann somit als ein Pathogenitätsfaktor des Pilzes angesehen werden. Die Pflanze kann dem jedoch durch die Wirkung von Pektin-Methylesterasen begegnen, die das Pektin zu Pektat verseifen. Der somit unter Evolutionsdruck geratende Pilz wiederum mag mit der Bildung von Pektatlyasen oder Polygalakturonasen antworten. Da die Substratspezifität aller pektin- oder pektatabbauenden Enzyme durch die Methylester des Pektins beschränkt wird, kommt auch dem Methylierungsmuster des pflanzlichen Pektins wahrscheinlich eine Schlüsselstellung in der Entscheidung um Resistenz oder Anfälligkeit zu. Die oben erwähnte Methode der HF-Solvolyse erlaubt uns auch die Isolierung des pflanzlichen Pektins mit seinem originalen in muro Methylierungsmuster, das wir mittels seletktiver Reduktion der Galakturonsäure-Methylester zu Galaktose, der anschließenden spezifischen Solvolyse der Galaktosylbindungen und der abschließenden HPLC-Analyse der erhaltenen Galakturonsäureoligomere analysieren können.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft

Beteiligte Wissenschaftler:

Dipl. Biol. Nicola Wiethölter, Christian Mentrup, Thorsten Conze, Stefanie Reiser, Prof. Dr. Bruno Moerschbacher

Veröffentlichungen:

Moerschbacher, B.M., M. Mierau, B. Graeßner, U. Noll, A.J. Mort: Small oligomers of galacturonic acid are endogenous suppressors of disease resistance reactions in wheat leaves. Journal of Experimental Botany 50: 605-612. (1999)