@phdthesis{Albers2018,
  author    = {Albers, Philip},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung des bakteriellen Typ-III Effektorproteins HopZ1a in Nicotiana benthamiana},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {viii, 134},
  year      = {2018},
  abstract  = {Um das Immunsystem der Pflanze zu manipulieren translozieren gram-negative pathogene Bakterien Typ-III Effektorproteine (T3E) {\"u}ber ein Typ-III Sekretionssystem (T3SS) in die pflanzliche Wirtszelle. Dort lokalisieren T3Es in verschiedenen subzellul{\"a}ren Kompartimenten, wo sie Zielproteine modifizieren und so die Infektion beg{\"u}nstigen. HopZ1a, ein T3E des Pflanzenpathogens Pseudomonas syringae pv. syringae, ist eine Acetyltransferase und lokalisiert {\"u}ber ein Myristolierungsmotiv an der Plasmamembran der Wirtszelle. Obwohl gezeigt wurde, dass HopZ1a die fr{\"u}he Signalweiterleitung an der Plasmamembran st{\"o}rt, wurde bisher kein mit der Plasmamembran assoziiertes Zielprotein f{\"u}r diesen T3E identifiziert. Um bisher unbekannte HopZ1a-Zieleproteine zu identifizieren wurde im Vorfeld dieser Arbeit eine Hefe-Zwei-Hybrid-Durchmusterung mit einer cDNA-Bibliothek aus Tabak durchgef{\"u}hrt, wobei ein nicht n{\"a}her charakterisiertes Remorin als Interaktor gefunden wurde. Bei dem Remorin handelt es sich um einen Vertreter der Gruppe 4 der Remorin-Familie, weshalb es in NbREM4 umbenannt wurde. Durch den Einsatz verschiedener Interaktionsstudien konnte demonstriert werden, dass HopZ1a mit NbREM4 in Hefe, in vitro und in planta wechselwirkt. Es wurde ferner deutlich, dass HopZ1a auf spezifische Weise mit dem konservierten C-Terminus von NbREM4 interagiert, das Remorin jedoch in vitro nicht acetyliert. Analysen mittels BiFC haben zudem ergeben, dass NbREM4 in Homodimeren an der Plasmamembran lokalisiert, wo auch die Interaktion mit HopZ1a stattfindet. Eine funktionelle Charakterisierung von NbREM4 ergab, dass das Remorin eine spezifische Rolle im Immunsystem der Pflanze einnimmt. Die transiente Expression in N. benthamiana induziert die Expression von Abwehrgenen sowie einen ver{\"a}nderten Blattph{\"a}notyp. In A. thaliana wird HopZ1a {\"u}ber das Decoy ZED1 und das R-Protein ZAR1 erkannt, was zur Ausl{\"o}sung einer starken Hypersensitiven Antwort (HR von hypersensitive response) f{\"u}hrt. Es konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass ZAR1 in N. benthamiana konserviert ist, NbREM4 jedoch nicht in der ETI als Decoy fungiert. Mit Hilfe einer Hefe-Zwei-Hybrid-Durchmusterung mit NbZAR1 als K{\"o}der konnten zwei Proteine, die Catalase CAT1 und der Protonenpumpeninteraktor PPI1, als Interaktoren von NbZAR1 identifiziert werden, welche m{\"o}glicherweise in der Regulation der HR eine Rolle spielen. Aus Voruntersuchungen war bekannt, dass NbREM4 mit weiteren, nicht n{\"a}her charakterisierten Proteinen aus Tabak interagieren k{\"o}nnte. Eine phylogenetische Einordnung hat gezeigt, dass es sich um die bekannte Immun-Kinase PBS1 sowie zwei E3-Ubiquitin-Ligasen, NbSINA1 und NbSINAL3, handelt. PBS1 interagiert mit NbREM4 an der Plasmamembran und phosphoryliert das Remorin innerhalb des intrinsisch ungeordneten N-Terminus. Mittels Massenspektrometrie konnten die Serine an Position 64 und 65 innerhalb der Aminos{\"a}uresequenz von NbREM4 als PBS1-abh{\"a}ngige Phosphorylierungsstellen identifiziert wurden. NbSINA1 und NbSINAL3 besitzen in vitro Ubiquitinierungsaktivit{\"a}t, bilden Homo- und Heterodimere und interagieren ebenfalls mit dem N-terminalen Teil von NbREM4, wobei sie das Remorin in vitro nicht ubiquitinieren. Aus den in dieser Arbeit gewonnenen Ergebnissen l{\"a}sst sich ableiten, dass der bakterielle T3E HopZ1a gezielt mit dem Tabak-Remorin NbREM4 an der Plasmamembran interagiert und {\"u}ber einen noch unbekannten Mechanismus mit dem Immunsystem der Pflanze interferiert, wobei NbREM4 m{\"o}glicherweise eine Rolle als Adapter- oder Ankerprotein zukommt, {\"u}ber welches HopZ1a mit weiteren Immunkomponenten interagiert. NbREM4 ist Teil eines gr{\"o}ßeren Immunnetzwerkes, zu welchem die bekannte Immun-Kinase PBS1 und zwei E3-Ubiquitin-Ligasen geh{\"o}ren. Mit NbREM4 konnte damit erstmalig ein membranst{\"a}ndiges Protein mit einer Funktion im Immunsystem der Pflanze als Zielprotein von HopZ1a identifiziert werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Raffeiner2021,
  author    = {Raffeiner, Margot},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung des Xanthomonas Typ-III Effektorproteins XopS},
  doi       = {10.25932/publishup-52553},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-525532},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IX, 185},
  year      = {2021},
  abstract  = {Angepasste Pathogene besitzen eine Reihe von Virulenzmechanismen, um pflanzliche Immunantworten unterhalb eines Schwellenwerts der effektiven Resistenz zu unterdr{\"u}cken. Dadurch sind sie in der Lage sich zu vermehren und Krankheiten auf einem bestimmten Wirt zu verursachen. Eine essentielle Virulenzstrategie Gram-negativer Bakterien ist die Translokation von sogenannten Typ-III Effektorproteinen (T3Es) direkt in die Wirtszelle. Dort st{\"o}ren diese die Immunantwort des Wirts oder f{\"o}rdern die Etablierung einer f{\"u}r das Pathogen g{\"u}nstigen Umgebung. Eine kritische Komponente der Pflanzenimmunit{\"a}t gegen eindringende Pathogene ist die schnelle transkriptionelle Umprogrammierung der angegriffenen Zelle. Viele adaptierte bakterielle Pflanzenpathogene verwenden T3Es, um die Induktion Abwehr-assoziierter Gene zu st{\"o}ren. Die Aufkl{\"a}rung von Effektor-Funktionen, sowie die Identifikation ihrer pflanzlichen Zielproteine sind f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis der bakteriellen Pathogenese essentiell. Im Rahmen dieser Arbeit sollte das Typ-III Effektorprotein XopS aus Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Xcv) funktionell charakterisiert werden. Zudem lag hier ein besonderer Fokus auf der Untersuchung der Wechselwirkung zwischen XopS und seinem in Vorarbeiten identifizierten pflanzlichen Interaktionspartner WRKY40, einem transkriptionellen Regulator der Abwehr-assoziierten Genexpression. Es konnte gezeigt werden, dass XopS ein essentieller Virulenzfaktor des Phytopathogens Xcv w{\"a}hrend der pr{\"a}invasiven Immunantwort ist. So zeigten xopS-defiziente Xcv Bakterien bei einer Inokulation der Blattoberfl{\"a}che suszeptibler Paprika Pflanzen eine deutlich reduzierte Virulenz im Vergleich zum Xcv Wildtyp. Die Translokation von XopS durch Xcv, sowie die ektopische Expression von XopS in Arabidopsis oder N. benthamiana verhinderte das Schließen von Stomata als Reaktion auf Bakterien bzw. einem Pathogen-assoziierten Stimulus, wobei zudem gezeigt werden konnte, dass dies in einer WRKY40-abh{\"a}ngigen Weise geschieht. Weiter konnte gezeigt werden, dass XopS in der Lage ist, die Expression Abwehr-assoziierter Gene zu manipulieren. Dies deutet darauf hin, dass XopS sowohl in die pr{\"a}-als auch in die postinvasive, apoplastische Abwehr eingreift. Phytohormon-Signalnetzwerke spielen w{\"a}hrend des Aufbaus einer effizienten pflanzlichen Immunantwort eine wichtige Rolle. Hier konnte gezeigt werden, dass XopS mit genau diesen Signalnetzwerken zu interferieren scheint. Eine ektopische Expression des Effektors in Arabidopsis f{\"u}hrte beispielsweise zu einer signifikanten Induktion des Phytohormons Jasmons{\"a}ure (JA), w{\"a}hrend eine Infektion von suszeptiblen Paprika Pflanzen mit einem xopS-defizienten Xcv Stamm zu einer ebenfalls signifikanten Akkumulation des Salicyls{\"a}ure (SA)-Gehalts f{\"u}hrte. So kann zu diesem Zeitpunkt vermutet werden, dass XopS die Virulenz von Xcv f{\"o}rdert, indem JA-abh{\"a}ngige Signalwege induziert werden und es gleichzeitig zur Unterdr{\"u}ckung SA-abh{\"a}ngiger Signalwege kommt. Die Virus-induzierte Genstilllegung des XopS Interaktionspartners WRKY40a in Paprika erh{\"o}hte die Toleranz der Pflanze gegen{\"u}ber einer Xcv Infektion, was darauf hindeutet, dass es sich bei diesem Protein um einen transkriptionellen Repressor pflanzlicher Immunantworten handelt. Die Hypothese, dass WRKY40 die Abwehr-assoziierte Genexpression reprimiert, konnte hier {\"u}ber verschiedene experimentelle Ans{\"a}tze bekr{\"a}ftigt werden. So wurde beispielsweise gezeigt, dass die Expression von verschiedenen Abwehrgenen einschließlich des SA-abh{\"a}ngigen Gens PR1 und die des Negativregulators des JA-Signalwegs JAZ8 von WRKY40 gehemmt wird. Um bei einem Pathogenangriff die Abwehr-assoziierte Genexpression zu gew{\"a}hrleisten, muss WRKY40 als Negativregulator abgebaut werden. Vorarbeiten zeigten, dass WRKY40 {\"u}ber das 26S Proteasom abgebaut wird. In der hier vorliegenden Studie konnte weiter best{\"a}tigt, dass der T3E XopS zu einer Stabilisierung des WRKY40 Proteins f{\"u}hrt, indem er auf bislang ungekl{\"a}rte Weise dessen Abbau {\"u}ber das 26S Proteasom verhindert. Die Ergebnisse aus der hier vorliegenden Arbeit lassen die Vermutung zu, dass die Stabilisierung des Negativregulators der Immunantwort WRKY40 seitens XopS dazu f{\"u}hrt, dass eine dar{\"u}ber vermittelte Manipulation der Abwehr-assoziierten Genexpression, sowie eine Umsteuerung phytohormoneller Wechselwirkungen die Ausbreitung von Xcv auf suszeptiblen Paprikapflanzen f{\"o}rdert. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, weitere potentielle in planta Interaktionspartner von XopS zu identifizieren die f{\"u}r seine Interaktion mit WRKY40 bzw. f{\"u}r die Aufschl{\"u}sselung seines Wirkmechanismus relevant sein k{\"o}nnten. So konnte die Deubiquitinase UBP12 als weiterer pflanzlicher Interaktionspartner sowohl von XopS als auch von WRKY40 gefunden werden. Dieses Enzym ist in der Lage, die Ubiquitinierung von Substratproteinen zu modifizieren und seine Funktion k{\"o}nnte somit ein Bindeglied zwischen XopS und dessen Interferenz mit dem proteasomalen Abbau von WRKY40 sein. W{\"a}hrend einer kompatiblen Xcv-Wirtsinteraktion f{\"u}hrte die Virus-induzierte Genstilllegung von UBP12 zu einer reduzierten Resistenz der Pflanze gegen{\"u}ber des Pathogens Xcv, was auf dessen positiv-regulatorische Wirkung w{\"a}hrend der Immunantwort hindeutet. Zudem zeigten Western Blot Analysen, dass das Protein WRKY40 bei einer Herunterregulierung von UBP12 akkumuliert und dass diese Akkumulation von der Anwesenheit des T3Es XopS zus{\"a}tzlich verst{\"a}rkt wird. Weiterf{\"u}hrende Analysen zur biochemischen Charakterisierung der XopS/WRKY40/UBP12 Interaktion sollten in Zukunft durchgef{\"u}hrt werden, um den genauen Wirkmechanismus des XopS T3Es weiter aufzuschl{\"u}sseln.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Li2023,
  author    = {Li, Xiaoping},
  title     = {Regulation of starch granule number and morphology in arabidopsis thaliana},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {116},
  year      = {2023},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mahto2022,
  author    = {Mahto, Harendra},
  title     = {In vitro analysis of Early Starvation 1 (ESV1) and Like Early Starvation 1 (LESV) on starch degradation with focus on glucan, water dikinase (GWD) and phosphoglucan, water dikinase (PWD)},
  pages     = {167},
  year      = {2022},
  abstract  = {Starch is an insoluble polyglucan, comprises of two polymers, namely, the branched α-1,4: α-1,6-D-glucan amylopectin and the almost unbranched α-1,4-D-glucan amylose. The growth of all plants is directly dependent on the accumulation of transitory starch during the daytime when photosynthesis takes place and subsequently starch degradation during the night. Starch phosphorylation takes place by starch-related dikinases called α-glucan, water dikinase (GWD), and phosphoglucan, water dikinase (PWD), and is a very important step in starch degradation. The biochemical mechanisms of phosphorylation of starch are not properly understood. Recent studies have found that there are two starch binding proteins namely, Early Starvation1 (ESV1) and Like Early Starvation1 (LESV), which play an important role in starch metabolism. It has been shown that ESV1 and LESV proteins affect the starch phosphorylation activity of GWD and PWD enzymes, which control the rate of degradation of starch granules. In this thesis, various in vitro assays were performed to identify and understand the mechanism of recombinant proteins; ESV1 and LESV on the starch degradation. The starch degradation was performed by phosphorylation enzymes, GWD and PWD separately. In various enzymatic assays, the influence of the ESV1 and LESV on the actions of GWD and PWD on the surfaces of different native starch granules were analysed. Furthermore, ESV1 and LESV have specifically shown influences on the phosphorylation activities of GWD and PWD on the starch granule surfaces in an antagonistic pattern in such a way that, the GWD mediated phosphorylation were significantly reduced while PWD mediated phosphorylation were significantly increased respectively. In another set of experiments, ISA and BAM hydrolyzing enzymes were used to alter the structure of starch, and then determine the effect of both dikinases mediated phosphorylation in the presence of ESV1 and LESV on the altered starch granules surfaces. In these results, significant decreases in both GWD and PWD mediated phosphorylation were observed in all the treatments containing either ESV1 or LESV proteins only or both ESV1 and LESV. It was also found that LESV preferentially binds to both amylose and amylopectin, while ESV1 binds to highly ordered glucans such as maltodextrins and amylopectin, which are crystalline in structure. Both ESV1 or LESV proteins either individually or in combination have shown influence on the activity of GWD and PWD phosphate incorporation into the starch granules via reduction even though at different percentages depending on the sources of starch, therefore it is difficult to distinguish the specific function between them. The biochemical studies have shown that protein-glucan interaction specifically between ESV1 or LESV or in combination with different species of starch granules has very strong surface binding, or it might be possible that both the proteins not only bind to the surface of the starch granules but also have entered deep inside the glucan structure of the starch granules. However, the results also revealed that ESV1 and LESV did not alter the autophosphorylation of the dikinases. Also, the chain length distribution pattern of the released glucan chains after treatment of starch with ISA enzyme was evaluated with respect to the degree of polymerization (DP) of the different starch granules. Capillary electrophoresis was employed to study the effect of LESV and ESV1 on the chain length distribution. In summary, this study confirms that ESV1 and LESV play an important role in organizing and regulating the starch metabolism process. In the later half, studies were performed to monitor whether the metabolism of carbohydrates and partitioning, contribute to the higher salt tolerance of the facultative halophyte Hordeum marinum when compared to glycophyte Hordeum vulgare. Seedlings with the same size from both species were hydroponically grown at 0, 150, and 300 mM of NaCl for 3 weeks. H. marinum maintained a high relative growth rate, which was found concomitant in higher aptitude plants to maintain efficient shoot tissue hydration and integrity of membrane under salt conditions when compared to H. vulgare. Hence, our data suggested that the change in the starch storage, distribution of soluble sugar concentrations between source and sink organs, and also changes in the level of enzymes involved in the starch metabolism was significant to give insights into the importance of carbohydrate metabolism in barley species with regards to the salt tolerance. Although these results are still in their nascent state, it could be vital for other researchers to formulate future studies. The preliminary results which were studies about the carbohydrate metabolism and partitioning in salt responses in the halophyte H. marinum and the glycophyte H. vulgare revealed that salt tolerance in barley species is not due to osmotic adjustments, but due to other reasons that were not explored in the past studies. However, the activity of DPE2 in H. vulgare was not hampered by the presence of NaCl as observed. While Pho1 and Pho2, activities were highly increased in cultivated barley. These findings could be suggestive of a possible role of these enzymes in the responses of carbohydrate metabolism to salinity. When sea and cultivated barley species were compared, it was discovered that the former had more versatility in carbohydrate metabolism and distribution.},
  language  = {en}
}