Mustererkennung (pattern-triggered immunity, PTI)
Die Mustererkennung, im Englischen pattern-triggered immunity (PTI), ist eine grundlegende Form der pflanzlichen Immunabwehr, die durch die Erkennung sogenannter „pathogen-associated molecular patterns“ (PAMPs) ausgelöst wird. PAMPs sind typische molekulare Strukturen, die bei einer Vielzahl von Krankheitserregern vorkommen, aber in Pflanzen selbst nicht vorhanden sind – zum Beispiel das bakterielle Flagellin-Fragment flg22 oder das Pilzchitin. Diese Strukturen werden von spezialisierten Rezeptoren an der Zelloberfläche erkannt, den sogenannten pattern recognition receptors (PRRs).
Nach der Bindung eines PAMPs an einen PRR werden Signalketten in Gang gesetzt, die eine Reihe schneller Abwehrreaktionen auslösen. Dazu gehören eine vorübergehende Veränderung der Membranpotenziale, die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), eine Erhöhung der Calciumkonzentration im Zellinneren, die Aktivierung von Mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAPKs) sowie die Induktion zahlreicher Abwehrgene. Diese Reaktionen verstärken die Abwehrbereitschaft in den betroffenen Zellen und oft auch in angrenzenden Geweben.
PTI ist in der Regel unspezifisch gegen viele potenzielle Erreger wirksam und gilt als erste Verteidigungslinie der Pflanzenimmunität. Krankheitserreger versuchen häufig, PTI zu unterdrücken, indem sie spezielle Effektorproteine in Pflanzenzellen einschleusen. Diese Effektor-getriggerte Unterdrückung (effector-triggered susceptibility, ETS) kann wiederum durch die zweite Abwehrlinie der Pflanzen, die Effektor-erkennende Resistenz (effector-triggered immunity, ETI), ausgehebelt werden.
In der Pflanzenforschung wird PTI häufig experimentell durch die Zugabe von PAMPs wie flg22 ausgelöst, um Abwehrreaktionen zu untersuchen oder Signalwege mit anderen Immunmechanismen – wie dem Systemin-Signalweg – zu vergleichen. Da PTI evolutionär sehr alt und in vielen Pflanzenarten konserviert ist, gilt sie als ein zentrales Modell für das Verständnis der pflanzlichen Immunität.