Identification of a Component of the Cellular Secretion Pathway as an Interactor of a Ralstonia solanacearum Type III Effector

Abstract

Plants have innate immune responses against pathogens. Many bacterial pathogens secrete type III effectors (T3Es) to promote their growth. Thus, many T3Es target host defense-related components. Therefore, it is important to identify and characterize T3E interactors in the host plant. One bacterial pathogen, Ralstonia solanacearum (R. solanacearum) causes severe wilt in a wide range of horticultural crops. One of R. solanacearum T3E, RipAO, suppresses a defense response, namely flg22-triggered ROS production in Nicotiana benthamiana. Here, I screened Arabidopsis thaliana total cDNA library using RipAO to identify its interactors and test whether candidate interactors are required for the RipAO role to suppress flg22-ROS production. Using yeast two-hybrid screening, three candidate interactors, exocyst complex component SEC3A (SEC3A), SNF1 related protein kinase (KIN10), and Arabidopsis thaliana homolog of yeast oxidase assembly 1 (OXA1) were identified. Interestingly, SEC3A could not accumulate in the presence of RipAO. Moreover, RipAO could not or not fully suppress flg22-triggered ROS production in N. benthamiana plants silenced for SEC3A homologs. Taken together, these results suggest that RipAO targets the exocyst component SEC3A and that SEC3A is required for RipAO suppression of flg22-ROS production. Hence, this study uncovers a possible role of the vesicle trafficking machinery as the target of pathogen effectors to impair the host defense response.

식물은 병원균에 대항하여 내재된 면역체계를 가지고 있다. 그래서, 많은 세균성 병원균들은 증식을 위해 이펙터(type III effectors, T3E) 단백질을 주입하며, 이펙터는 기주식물의 방어와 관련된 요소들을 타겟으로 한다. 이러한 이유로, 기주 식물에서 이펙터 단백질과 상호작용하는 단백질을 규명하는 것은 중요하다. 세균성 병원균의 하나인 R. solanacearum은 다양한 원예작물에 심각한 세균성 풋마름병을 일으킨다. R. solanacearum의 이펙터 중 하나인 RipAO는 담배 (Nicotiana benthamiana) 에서 식물의 방어 작용의 하나인 활성산소종 (reactive oxygen species) 생성을 억제한다. 본 연구에서는 애기장대(A. thaliana) cDNA 라이브러리에서 RipAO와 상호작용하는 단백질을 선별하여 이 단백질들이 RipAO의 담배의 활성산소종 생성을 억제하는 것과 연관성이 있는지 실험하였다. 효모 단백질 잡종법(yeast two-hybrid) 스크리닝 결과, 세가지의 단백질, exocyst complex component SEC3A (SEC3A), SNF1 related protein kinase (KIN10) 그리고 Arabidopsis thaliana homolog of yeast oxidase assembly 1 (OXA1)들이 RipAO와 상호작용하는 후보 단백질들로 발견되었다. 흥미롭게도, 담배에서 RipAO 존재 하에 SEC3A 단백질의 축적이 감소하는 것이 발견되었다. 또한 애기장대의 SEC3A의 homolog 단백질(NbSEC3A)들의 발현이 억제된 담배에서 RipAO가 활성산소종의 생성을 억제하지 못하는 것으로 확인 되었다. 이러한 결과들을 종합해 볼 때 RipAO는 SEC3A 단백질을 타겟으로 하며, SEC3A 단백질이 RipAO가 활성산소종을 억제하는데 필요한 요소로 밝혀졌다. 그러므로 본 연구에서는 기주 식물의 방어 작용을 억제하기 위해 막 수송 조직을 타겟으로 하는 이펙터 단백질을 규명하였다.