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Projekt: Funktionelle Charakterisierung des Num1 Proteins in U. maydis

Die sexuelle Entwicklung des phytopathogenen Pilzes und Erregers des Maisbeulenbrands – Ustilago maydis – wird durch die Fusion zweier haploider Sporidien eingeleitet und resultiert in einem filamentös wachsenden Dikaryon, das pathogen ist und somit die Pflanze infizieren kann. Das Wachstum als Dikaryon erfordert eine präzise Regulierung und Koordination von Zellzyklus, der Wanderung und Verteilung der beiden Zellkerne innerhalb der Hyphe sowie des polaren, apikalen Hyphenwachstums.

Mit Num1 konnten wir ein Protein identifizieren, das eine Schlüsselrolle während dieser Prozesse hat. Num1 ist homolog zum humanen SPF27 Protein, einer von vier Kernkomponenten des evolutionär hoch konservierten Prp19/CDC5 Komplexes, der Bestandteil aktiver Speißosomen ist und für das Entfernen der Introns während des Speißing-Vorgangs unbedingt erforderlich ist. Der Prp19/CDC5 Komplex reguliert nicht nur der Konformation des Speißosoms und sorgt so für die Präzision des Spleißens, weiterhin sind zusätzliche Funktionen des Komplexes bekannt wie der zellulären Antwort auf DNA Schäden oder während der Regulation der Zellzyklus „Checkpoints“.

Während das vegetative Wachstum von haploiden Sporidien in ∆num1 Deletionsstämmen nicht beeinflusst ist, führt die Deletion zu schweren Wachstumsdefekten in den Filamenten, wie der ganz oder teilweise Verlust der Polarität der Hyphen, delokalisierten Septen und fehlverteilten Zellkernen. Unter Verwendung des Hefe-Zwei-Hybrid Systems konnten wir das CDC5 Homolog , eine weitere Kernkomponente aus dem Prp19/CDC5 Komplex, als Num1 Interaktionspartner identifizieren. Zusätzlich wurden aber mehrere Proteine isoliert, die eine Rolle während Vesikel-vermittelter Transportvorgänge spielen. Zu diesen Proteinen zählt auch das Kin1 Motorprotein. Die Num1/Kin1 Interaktion konnte mittels Co- Immunopräzipitationsexperimenten verifiziert werden. Beide num1 und kin1 Deletionsstämme weisen identische Phänotypen bezüglich der Vakuolenmorphologie, des filamentösen, polaren Wachstums und der Motilität endosomaler Vesikel auf, was neben der physikalischen Interaktion auch ein starker Hinweis auf eine genetische Interaktion von Num1 und Kin1 ist.

In Zukunft besteht besonderes Interesse, herauszufinden, ob Num1 duale Funktionen – während des Langstreckentransports und während des Spleißens – besitzt, oder ob eine einzelne Funktion des Num1 Proteins eine neue Verbindung dieser beiden ungleichartigen Prozesse darstellt.