Detailansicht
Regulation of plant innate immunity through nonsense-mediated mRNA decay
Jiradet Gloggnitzer
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Karel Riha
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30118.71135.742753-5
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) ist ein konservierter, eukaryotischer RNA-Kontrollmechanismus, der fehlerhafte messenger-RNA-Transkripte erkennt und abbaut, wodurch die Homöostase des Transkriptoms gewährleistet wird. Jüngste Forschungsergebnisse deuten allerdings auch auf eine Rolle für NMD jenseits der RNA-Qualitätssicherung hin und implizieren eine Funktion von NMD in der Regulierung physiologisch relevanter Transkripte. Die Untersuchung biologischer Prozesse, die von NMD reguliert werden gestaltet sich jedoch schwierig, da NMD-Defekte zu massiver Deregulierung des Transkriptoms führen und weitreichende sekundäre Effekte nach sich ziehen.
In Rahmen meiner Doktoratsarbeit habe ich die biologische Signifikanz von NMD in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht und konnte eine Rolle für NMD in der Regulierung des pflanzlichen Immunsystems zeigen. Gemeinsam mit Nina Riehs-Kearnan, einer ehemaligen Kollegin, habe ich die schwerwiegenden phänotypischen Störungen untersucht, die mit dem Verlust von NMD-Faktoren einhergehen. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Wachstumsdefekte von NMD-Mutanten auf eine unkontrollierte Aktivierung des Immunsystems zurück zu führen sind. Des Weiteren habe ich durch genetische Analysen festgestellt, dass die Autoimmunität von NMD-Mutanten durch die deregulierte Aktivität von TIR-NB-LRR-Immunrezeptoren ausgelöst wird. Durch Transkriptomanalyse und RNA-Zerfallsstudien konnte ich beweisen, dass TIR-NB-LRR-Rezeptortranskripte direkt von NMD reguliert und abgebaut werden. Gemeinsam mit anderen KollegInnen konnte ich außerdem zeigen, dass die Deregulierung eines einzelnen Immunrezeptors ausreicht, um in NMD-Mutanten Autoimmunität auszulösen. Weiters zeigten meine Studien, dass eine Infektion von Pflanzen mit pathogenen Bakterien die Aktivität von NMD supprimiert, was die vermehrte Expression von NMD-regulierten TIR-NB-LRR-Rezeptoren zur Folge hat. Diese verminderte NMD-Aktivität wird durch eine autoregulatorische Schleife beeinflusst, die das für NMD wichtige SMG7 Protein einschließt, und hat einen positiven Effekt auf die Effizienz der pflanzlichen Immunantwort.
Die Ergebnisse meiner Doktoratsarbeit heben die Komplexität und Relevanz von RNA-basierten Kontrollmechanismen in der Ausprägung von Krankheitsresistenzen hervor und zeigen, dass die RNA-Qualitätskontrolle durch NMD ein wichtiges regulatorisches Element des pflanzlichen Immunsystems darstellt.
Abstract
(Englisch)
Nonsense-mediated mRNA decay (NMD) is a conserved eukaryotic RNA surveillance machinery that recognizes and degrades aberrant RNA transcripts, thereby ensuring the homeostasis of eukaryotic transcriptomes. Recently, beyond its role in RNA quality control, NMD has emerged as a potential gene regulatory mechanism that might be involved in the regulation of physiologically relevant transcripts. However, the biological processes controlled by NMD have remained elusive, mainly due to the broad impact of NMD deficiency on transcriptome homeostasis and the associated secondary effects.
In my PhD studies, I investigated the biological significance of NMD using the model plant Arabidopsis thaliana, and found that NMD is involved in the regulation of plant innate immunity. In a joint effort, Nina Riehs-Kearnan, a former colleague, and I dissected the severe phenotypic aberrations that are associated with the depletion of NMD factors in plants. We could demonstrate that stunting of NMD-impaired plants was caused by inappropriate activation of immune responses. Furthermore, I was able to delineate the genetic pathway that elicits autoimmunity in NMD mutants and provided evidence that the autoactivation of immune responses was conditioned by TIR-NB-LRR (Toll/Interleukin1 Receptor – Nucleotide Binding Site – Leucine-Rich Repeat) plant immune receptors. By using transcriptional profiling and RNA turnover studies, I showed that NMD directly processes numerous TIR- NB-LRR receptor transcripts, and thereby regulates TIR-NB-LRR expression through RNA decay. In a collaborative effort, colleagues and I demonstrated that deregulation of a single NMD-controlled TIR-NB-LRR transcript upon NMD impairment is sufficient to recapitulate all autoimmune symptoms observed in NMD mutants. Importantly, my data revealed that NMD is suppressed upon bacterial infections, which consequently leads to the overexpression of multiple TIR-NB-LRR transcripts. Finally, I demonstrated that NMD suppression upon bacterial infection is regulated through an autoregulatory loop involving the NMD core factor SMG7, and positively contributes to basal resistance in plants.
Taken together, my studies underscore the importance and complexity of RNA-based mechanisms in plant disease resistance, and add NMD as an important regulatory layer that shapes plant innate immunity.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
RNA immunology plant biology
Schlagwörter
(Deutsch)
RNA Immunologie Pflanzenbiologie
Autor*innen
Jiradet Gloggnitzer
Haupttitel (Englisch)
Regulation of plant innate immunity through nonsense-mediated mRNA decay
Paralleltitel (Deutsch)
Regulation des pflanzlichen Immunsystems durch "nonsense-mediated mRNA decay"
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
119 S. Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Zdravko Lorkovic ,
David Baulcombe
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.43 Pflanzengenetik
AC Nummer
AC11609866
Utheses ID
28748
Studienkennzahl
UA | 091 | 490 | |