Identifizierung neuer cis-regulatorischer Elemente durch bioinformatische und experimentelle Analyse Pathogen-induzierbarer Gene

Das Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung neuer konservierter, Pathogen-responsiver cis-Elemente. Dazu wurden Microarrayexperimente der Modellpflanze Arabidopsis thaliana genutzt. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit war die bioinformatische Aufarbeitung der Microarrayexperimente und die Entwicklung von Softwaretools zur Identifizierung Pathogen-koregulierter Gene. Es wurden 510 Datensatze mit koregulierten Genen erhalten. Mit dem Softwarepaket BEST wurden 407 verschiedene Sequenzmotive in den Promotoren der koregulierten Gene detektiert. Mit Hilfe des Webservers STAMP wurden die Motive in 37 Motivgruppen klassifiziert. Mit diesen Motivgruppen wurden Familienprofile gebildet, die die Einzelsequenzen aller zugehorigen Motive enthalten. Die Familienprofile sowie die einzelnen Motive wurden mit in Datenbanken verfugbaren cis-Elementen bzw. Transkriptionsfaktorbindungsstellen verglichen. Unter den 407 detektierten Motiven eine grose Anzahl an Motiven identifiziert, welche keine Homologie zu bekannten Transkriptionsfaktorbindungsstellen aufwiesen. Diese wurden fur die Identifizierung neuer Pathogen-responsiver cis-Elemente eingesetzt. Dazu wurden aus diesen Motiven 17 Einzelsequenzen fur eine experimentelle Untersuchung ausgewahlt. Diese Sequenzen haben eine grose Ahnlichkeit zum identifizierten Motiv liegen nah am Transkriptionsstart des jeweiligen Gens und besitzen keine Homologie zu cis-Elementen oder Transkriptionsfaktor-Bindestellen mit einem Pathogenbezug. Zusammenfassend ergab sich, dass drei der 17 Einzelsequenzen in einem Petersilien-Protoplasten System durch den Elicitor Pep25 induzierbar sind. Im homologen Arabidopsis-Protoplasten System sind ebenfalls drei Einzelsequenzen durch Flg22-, AtPep1- und AtPep2 induzierbar. In einem Agrobakterien-Infiltrationssystem sind sechs Einzelsequenzen funktionell. Diese Ergebnisse zeigen, dass es moglich ist, aus bioinformatischen Analysen neue Pathogen-responsive Elemente aus Promotoren koregulierter Gene zu identifizieren.