Martin Stegmann

• The three closely related PUB proteins PUB22, PUB23 and PUB24 were described as important regulators for PTI signaling and plant immunity. To find cellular targets regulated by the action of the PUB triplet we performed a yeast two-hybrid screen to identify candidate target proteins of PUB22. We could identify Exo70B2 as a target protein of PUB22, which is ubiquitinated by the E3-ubiquitin ligase and consequently degraded in response to flg22 perception. The importance of Exo70B2 for immunity was shown by reverse genetics, demonstrating thatThe three closely related PUB proteins PUB22, PUB23 and PUB24 were described as important regulators for PTI signaling and plant immunity. To find cellular targets regulated by the action of the PUB triplet we performed a yeast two-hybrid screen to identify candidate target proteins of PUB22. We could identify Exo70B2 as a target protein of PUB22, which is ubiquitinated by the E3-ubiquitin ligase and consequently degraded in response to flg22 perception. The importance of Exo70B2 for immunity was shown by reverse genetics, demonstrating that exo70B2 mutants are impaired in PTI signaling and plant immunity. Exo70B2 is one of 23 homologs of the yeast Exo70p in Arabidopsis thaliana, which is a subunit of an octameric protein complex, termed the exocyst. The exocyst complex is required for the tethering of post-Golgi vesicles to specific target membranes and thus an important component of intracellular vesicle trafficking. The elucidated function of Exo70B2 and its requirement for PTI signaling is a novel finding and similar functions had not yet been described for the exocyst complex or subunits thereof in plants. Additional target proteins of PUB22 are also predicted to be involved in vesicle trafficking processes, suggesting that PUB22 has specialized to regulate trafficking protein complexes required for PTI signaling. Furthermore, the presented work suggests a mechanism for the regulation of Exo70B2 ubiquitination by PUB22. PUB22 was shown to be intrinsically instable due to its autocatalytic ubiquitination activity. Flg22 treatment induced the rapid post-translational stabilization of PUB22. This potentially enables the ligase to efficiently interact with Exo70B2, resulting in its polyubiquitination and 26S-proteasome-dependent turnover.…
• Die drei E3-Ubiquitin-Ligasen vom Pflanzen U-box Typ (PUB), PUB22, PUB23 und PUB24, wurden als wichtige Regulatoren der Pathogen-assozierten Molekülmuster (PAMP)-vermittelten Signaltransduktion und der damit verbundenen pflanzlichen Immunantwort beschrieben. Es wurde ein Hefe Zwei-Hybridscreen mit PUB22 durchgeführt, um die zellulären Vorgänge besser zu verstehen, welche durch die drei PUB Proteine reguliert werden. Mit Hilfe des Screens konnte Exo70B2 als ein Zielprotein von PUB22 identifiziert werden. Exo70B2 wird von PUB22 ubiquitiniert undDie drei E3-Ubiquitin-Ligasen vom Pflanzen U-box Typ (PUB), PUB22, PUB23 und PUB24, wurden als wichtige Regulatoren der Pathogen-assozierten Molekülmuster (PAMP)-vermittelten Signaltransduktion und der damit verbundenen pflanzlichen Immunantwort beschrieben. Es wurde ein Hefe Zwei-Hybridscreen mit PUB22 durchgeführt, um die zellulären Vorgänge besser zu verstehen, welche durch die drei PUB Proteine reguliert werden. Mit Hilfe des Screens konnte Exo70B2 als ein Zielprotein von PUB22 identifiziert werden. Exo70B2 wird von PUB22 ubiquitiniert und nach Erkennung von flg22 durch das 26S-Proteasom abgebaut. In weiterführenden Experimenten konnte die Bedeutung von Exo70B2 für die pflanzliche Abwehrreaktion gezeigt werden. Mutanten von exo70B2 zeigten verminderte PAMP-vermittelte Signaltransduktion und eine beeinträchtigte Immunreaktion. Exo70B2 ist eines von 23 Arabidopsis Homologen des Exo70p Proteins aus Hefe. Exo70p ist eine Untereinheit des oktameren Exozystkomplexes, welcher für das Andocken von post-Golgi Vesikeln an spezifischen Zielmembranen benötigt wird. Der Exozystkomplex stellt demnach eine wichtige Komponente des intrazellulären Vesikeltransports dar. Die aufgeklärte Funktion von Exo70B2 und seine Bedeutung für die PAMP-vermittelte Signaltransduktion wurde bisher noch nicht für den Exozystkomplex oder einzelner seiner Untereinheiten im pflanzlichen System beschrieben. Demnach tragen die Ergebnisse dieser Arbeit zur Erkenntnis neuer Funktionen des Exozystkomplexes der Pflanze bei. Zusätzliche Zielproteine von PUB22 werden ebenfalls mit der Beteiligung an intrazellulären Vesikeltransportprozessen in Verbindung gebracht. Dies legt die Vermutung nahe, dass sich PUB22 auf die Regulation von Vesikeltransportprozessen spezialisiert hat, die für die PAMP-vermittelte Signalübertragung benötigt werden. Des Weiteren schlagen die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit einen Regulationsmechanismus für die PUB22-vermittelte Exo70B2-Ubiquitinierung vor. Es konnte gezeigt werden, dass PUB22 intrinsisch instabil ist, was auf seine autokatalytische Ubiquitinierungsaktivität zurückzuführen ist. Nach Behandlung mit flg22 konnte eine rapide posttranslationale Stabilisierung von PUB22 beobachtet werden. Dies erlaubt möglicherweise die Interaktion mit Exo70B2, was zur Polyubiquitinierung und zum 26S-Proteasom-vermittelten Abbau des Zielproteins führt.…