An Engineered Distant Homolog of Pseudomonas syringae TTSS Effector From Physcomitrella patens Can Act as a Bacterial Virulence Factor

Pseudomonas syringae pv. phaseolicola is the causative agent of halo blight in common bean (Phaseolus vulgaris). Similar to other pathogenic gram-negative bacteria, it secrets a set of type III effectors into host cells to subvert defense mechanisms. HopQ1 (for Hrp outer protein Q) is one of these type III effectors contributing to virulence of bacteria. Upon delivery into a plant cell, HopQ1 undergoes phosphorylation, binds host 14-3-3 proteins and suppresses defense-related signaling. Some plants however, evolved systems to recognize HopQ1 and respond to its presence and thus to prevent infection. HopQ1 shows homology to Nucleoside Hydrolases (NHs), but it contains a modified calcium binding motif not found in the canonical enzymes. CLuster ANalysis of Sequences (CLANS) revealed that HopQ1 and alike proteins make a distinct group of putative NHs located distantly from the classical enzymes. The HopQ1 – like protein (HLP) group comprises sequences from plant pathogenic bacteria, fungi, and lower plants. Our data suggest that the evolution of HopQ1 homologs in bacteria, fungi, and algae was independent. The location of moss HopQ1 homologs inside the fungal clade indicates a possibility of horizontal gene transfer (HGT) between those taxa. We identified a HLP in the moss Physcomitrella patens. Our experiments show that this protein (referred to as PpHLP) extended by a TTSS signal of HopQ1 promoted P. syringae growth in bean and was recognized by Nicotiana benthamiana immune system. Thus, despite the low sequence similarity to HopQ1 the engineered PpHLP acted as a bacterial virulence factor and displayed similar to HopQ1 virulence properties

Two Strategies of Pseudomonas syringae to Avoid Recognition of the HopQ1 Effector in Nicotiana Species

Pseudomonas syringae employs a battery of type three secretion effectors to subvert plant immune responses. In turn, plants have developed receptors that recognize some of the bacterial effectors. Two strain-specific HopQ1 effector variants (for Hrp outer protein Q) from the pathovars phaseolicola 1448A (Pph) and tomato DC3000 (Pto) showed considerable differences in their ability to evoke disease symptoms in Nicotiana benthamiana. Surprisingly, the variants differ by only six amino acids located mostly in the N-terminal disordered region of HopQ1. We found that the presence of serine 87 and leucine 91 renders PtoHopQ1 susceptible to N-terminal processing by plant proteases. Substitutions at these two positions did not strongly affect PtoHopQ1 virulence properties in a susceptible host but they reduced bacterial growth and accelerated onset of cell death in a resistant host, suggesting that N-terminal mutations rendered PtoHopQ1 susceptible to processing in planta and, thus, represent a mechanism of recognition avoidance. Furthermore, we found that co-expression of HopR1, another effector encoded within the same gene cluster masks HopQ1 recognition in a strain-dependent manner. Together, these data suggest that HopQ1 is under high host-pathogen co-evolutionary selection pressure and P. syringae may have evolved differential effector processing or masking as two independent strategies to evade HopQ1 recognition, thus revealing another level of complexity in plant – microbe interactions

Odpowiedź roślin na czynniki biotyczne

Wzrost i rozwój roślin zależy także od interakcji z ożywionymi elementami środowiska - innymi roślinami, mikroorganizmami, zwierzętami. Relacje te mogą mieć różny charakter, niektóre są dobroczynne inne zaś niekorzystne dla przebiegu procesów życiowych roślin. W tej części podręcznika skoncentrujemy się na odpowiedzi roślin na wybrane stresogenne bodźce biotyczne: patogeny, szkodniki oraz rośliny pasożytnicze. W odróżnieniu od stresów abiotycznych, kiedy odpowiedź rośliny zależy wyłącznie od natężenia i czasu trwania bodźca, oddziaływanie z czynnikami biotycznymi ma charakter bardzo dynamiczny i na jego wynik wpływ ma zarówno stan fizjologiczny roślin, funkcjonowanie preformowanych i indukowanych mechanizmów defensywnych, jak również uruchamianie przez atakujące organizmy systemów przeciwobronnych. Jak dotąd, najpełniej scharakteryzowano oddziaływania roślin z czynnikami chorobotwórczymi (patogenami). Dlatego też pojęcia, koncepcje i hipotezy, sformułowane dla potrzeb tej dziedziny, stały się pierwowzorem dla opisu oddziaływań z innymi organizmami. Mimo, że w środowisku żyje wiele potencjalnych patogenów, ich kontakt z roślinami rzadko prowadzi do rozwoju choroby. Dzieje się tak, ponieważ większość roślin jest odporna na większość roślinnych patogenów. Najstarszą a zarazem najpowszechniejszą formą odporności jest niegościnność (ang. non-host resistance). Termin ten opisuje przypadki, gdy mikroorganizm nie jest w stanie skolonizować żadnej z roślin w obrębie danego gatunku. Odporność ta może być warunkowana, zarówno istnieniem specyficznych barier (typ budowy organów roślinnych, zawartość szkodliwych lub odstraszających związków chemicznych), jak również działaniem indukowanych mechanizmów obronnych. Podobną odpowiedź obserwuje się podczas ataku szkodników - nicieni i owadów, a także podczas inwazji przez pasożytnicze rośliny, i choć natura tych procesów może się różnić, wszystkie opisywane są wspólnym pojęciem - niegościnność. Niektóre organizmy patogenne wykształciły, na drodze ewolucji, mechanizmy pozwalające przełamać u niektórych roślin ten typ odporności. Mówimy o nich, że są przystosowane lub zaadaptowane do danej rośliny, która nazywana jest wtedy gospodarzem. Często zasiedlenie gospodarza przez intruza związane jest z produkcją specyficznych czynników zwanych efektorami. Dlatego też niektóre rośliny wykształciły inny typ odporności, skierowany swoiście przeciw konkretnym rasom, odmianom, izolatom lub biotypom intruzów, a oparty na rozpoznaniu efektorów, stąd nazywany odpornością indukowaną przez efektory, ETI (ang. effector triggered immunity). Jedną z bardziej skutecznych strategii obronnych uruchamianych w różnych typach odpowiedzi i skierowaną wobec różnych organizmów jest reakcja nadwrażliwości (HR, ang. hypersensitive response). Polega ona na obumieraniu komórek lokalnie w miejscu inwazji, co prowadzi do zablokowania ataku

Disposition in case of death in Roman law – legata, fideicommissa and codicil

The objective of this lecture is to present the institution of legata, fideicommissa and codicil such as they had been developed in Roman law, and subsequently to demonstrate if and how they were adopted in Polish and German law. This presentation does not cover the issues of will. The article was written using dogmatic and comparative methodology. In this work it was proved that both Polish and German modern law regarding partial property disposition in case of death have their origin in Roman law institution. Although not all of those institution survived till today. In modern less formalized legal systems it is justified that the object of regulation is a general institution of bequeathment, without the division into strictly formal legatum and informal fideicommissum. On the other hand mortis causa act which codicil was in Polish and German legal systems of succession law does not occur at all.Celem niniejszego opracowania jest zaprezentowanie instytucji legatów, fideikomisów i kodycylu tak, jak zostały wykształcone w prawie rzymskim, a następnie wykazanie, czy i jak zostały recypowane w prawie polskim oraz niemieckim. Niniejsze opracowanie nie obejmuje swym zakresem zagadnień dotyczących testamentu. Artykuł został napisany z wykorzystaniem metody dogmatycznej i komparatystycznej. W pracy wykazano, iż geneza współczesnego prawa zarówno niemieckiego, jak i polskiego w zakresie regulacji cząstkowych rozrządzeń majątkowych na wypadek śmierci w dużej mierze sięga instytucji prawa rzymskiego. Jednakże tylko niektóre z tych instytucji przetrwały do dziś. We współczesnych mniej sformalizowanych systemach prawnych występuje instytucja zapisu, która nie jest dzielona na bardzo formalny legat i nieformalny fideikomis. Z kolei akt mortis causa, jakim był kodycyl, w polskim i niemieckim systemie prawa spadkowego nie występuje w ogóle

Phosphorylation of HopQ1, a Type III Effector from Pseudomonas syringae, Creates a Binding Site for Host 14-3-3 Proteins

HopQ1 (Hrp outer protein Q), a type III effector secreted by Pseudomonas syringae pv. phaseolicola, is widely conserved among diverse genera of plant bacteria. It promotes the development of halo blight in common bean. However, when this same effector is injected into Nicotiana benthamiana cells, it is recognized by the immune system and prevents infection. Although the ability to synthesize HopQ1 determines host specificity, the role it plays inside plant cells remains unexplored. Following transient expression in planta, HopQ1 was shown to co-purify with host 14-3-3 proteins. The physical interaction between HopQ1 and 14-3-3a was confirmed in planta using FRET-FLIM techniques. Moreover, mass spectrometric (LC-MS-MS/MS) analyses detected specific phosphorylation of the canonical 14-3-3 binding site (RSXpSXP, pS denotes phosphoserine) located in the N-terminal region of HopQ1. Amino acid substitution within this motif abrogated the association and led to altered subcellular localization of HopQ1. In addition, the mutated HopQ1 protein showed reduced stability in planta. These data suggest that the association between host 14-3-3 proteins and HopQ1 is important for modulating the properties of this bacterial effector

Formation of HopQ1:14-3-3 complex in the host cytoplasm modulates nuclear import rate of Pseudomonas syringae effector in Nicotiana benthamiana cells

HopQ1, a type three effector from Pseudomonas syringae upon phosphorylation coopts plant 14-3-3 proteins to control its stability and subcellular localization. Mass spectrometry of the cytoplasm-restricted effector revealed that HopQ1 already in this subcellular compartment undergoes phosphorylation at serine 51 within the canonical 14-3-3 binding motif and within the second putative 14-3-3 binding site, 24RTPSES29. Our analyses revealed that the stoichiometry of the HopQ1:14-3-3a complex is 1:2 indicating that both binding sites of HopQ1 are involved in the interaction. Notably, 24RTPSES29 comprises a putative nuclear translocation signal (NTS). Although a peptide containing NTS mediates nuclear import of a Cargo protein suggesting its role in the nuclear trafficking of HopQ1, a deletion of 25TPS27 does not change HopQ1 distribution. In contrast, elimination of 14-3-3 binding site, accelerates nuclear trafficking the effector. Collectively, we show that formation of the HopQ1:14-3-3 complex occurs in the host cytoplasm and slows down the effector translocation into the nucleus. These results provide a mechanism that maintains the proper nucleocytoplasmic partitioning of HopQ1, and at the same time is responsible for the relocation of 14-3-3s from the nucleus to cytoplasm in the presence of the effector

A Secreted Effector Protein of Ustilago maydis Guides Maize Leaf Cells to Form Tumors

The biotrophic smut fungus Ustilago maydis infects all aerial organs of maize (Zea mays) and induces tumors in the plant tissues. U. maydis deploys many effector proteins to manipulate its host. Previously, deletion analysis demonstrated that several effectors have important functions in inducing tumor expansion specifically in maize leaves. Here, we present the functional characterization of the effector See1 (Seedling efficient effector1). See1 is required for the reactivation of plant DNA synthesis, which is crucial for tumor progression in leaf cells. By contrast, See1 does not affect tumor formation in immature tassel floral tissues, where maize cell proliferation occurs independent of fungal infection. See1 interacts with a maize homolog of SGT1 (Suppressor of G2 allele of skp1), a factor acting in cell cycle progression in yeast (Saccharomyces cerevisiae) and an important component of plant and human innate immunity. See1 interferes with the MAPK-triggered phosphorylation of maize SGT1 at a monocot-specific phosphorylation site. We propose that See1 interferes with SGT1 activity, resulting in both modulation of immune responses and reactivation of DNA synthesis in leaf cells. This identifies See1 as a fungal effector that directly and specifically contributes to the formation of leaf tumors in maize