Impact of ROS signalling and ROS scavenging on aging and development of the ascomycete Podospora anserina
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im abgeschlossenen Forschungsbericht ging es um die Rolle von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in der Signalwandlung und um die Regulation von ROS Spiegeln durch ,ROS-Scavenging' und die Bedeutung dieser Prozesse für die Entwicklung und vor allem die Alterung des experimentellen Alternsmodells Podospora anserina. Es wurden fast alle (bis auf Untersuchung von ROS für Entwicklungsprozesse) im Antrag vorgeschlagenen Untersuchungen durchgeführt und darüber z.T. völlig unerwartete Befunde erzielt, die eine Erweiterung des Programmes erforderlich machten. Ein besonders interessanter Teilbereich soll dabei in einem, im Rahmen des begutachteten Sonderforschungsbereichsantrags (SFB 1177) ,Molecular and Functional Characterization of Selective Autophagy' beantragten Teilprojekt zu Interaktionen von ,ROS Scavenging' und selektiver Autophagie fortgeführt werden. Für den gestellten SFB-Antrag war das geförderte Projekt entscheidende Voraussetzung. Hier sollen abschließend nur wenige, besonders interessante Ergebnisse aus dem abgeschlossenen hervorgehoben werden und ihre Bedeutung für zukünftige Arbeiten angesprochen werden: • In einer der Doktorarbeiten wurde ein Reporterprotein HyPer zur Messung von intrazellulärem Wasserstoffperoxid erfolgreich etabliert und eingesetzt. Dieses Protein ist eine wichtige Erweiterung des Methodenspektrums bei P. anserina. • Trotz der Kodierung weiterer von der Sequenz her möglicher Proteine mit SOD Aktivität konnten in P. anserina keine über die drei bisher charakterisierten SODs hinausgehenden SODs experimentell nachgewiesen werden. • Eine der möglichen zusätzlichen SODs, die allerdings auch sehr hohe Sequenzidentitäten zu einem mitochondrialen, ribosomalen Protein aufweist, aber keine SOD Aktivität zeigt, führt bei Überexpression zu einer Lebensverlängerung. Spielt dieses Protein in der mitochondrialen Proteinbiosynthese eine Rolle und übt darüber einen Einfluss auf die Alterung aus? • Die Überexpression des für die mitochondriale SOD (PaSOD3) kodierenden Gens führt zu einer Lebensverkürzung. Der Grund für diesen Effekt liegt an der Akkumulation von Wasserstoffperoxid unter den untersuchten Bedingungen. Bei einer Supplementierung des Anzuchtmediums mit Mangan kann überaschenderweise der negative Effekt aufgehoben werden. Dies erfolgt über die Mangan-vermittelte Induktion von Wasserstoffperoxid detoxifizierenden Enzymen. Diese Funktion von Mangan ist neu und bedarf der experimentellen Analyse. • Genomweite Transkriptionsanalysen von oxidativem Stress ausgesetzten P. anserina Kulturen haben ein umfangreiches Archiv von Daten generiert, das unter Einbeziehung vorher generierter Daten einer longitudinalen genomweiten Transkriptonanalyse des unter ,normalen' Bedingungen angezogenen Wildtyps für zukünftige hypothesen-getrieben Untersuchungen eine sehr gute Datenlage bereithält. Insgesamt ist der Ertrag des hier zusammengefassten Forschungsprojektes als sehr hoch einzustufen, mit einer Reihe bereits publizierter neuer Erkenntnisse aber auch noch vielen zum jetzigen Zeitpunkt nicht publizierten Daten. Diese Situation liefert exzellente Perspektiven für Folgeuntersuchungen wie sie z.T. in einem zukünftigen SFB anvisiert sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2012) A differential genome-wide transcriptome analysis: Impact of cellular copper in complex biological processes like aging and development. PLoS ONE 7: e49292
Servos J, Hamann A, Grimm C, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0049292) - (2012) Mitochondrial quality control: an integrated network of pathways. Trends Biochem Sci 37: 284-292
Fischer F, Hamann A, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.tibs.2012.02.004) - (2013) A genome-wide longitudinal transcriptome analysis of the aging model Podospora anserina. PLoS ONE 8: e83109
Philipp O, Hamann A, Servos J, Werner A, Koch I, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0083109) - (2013) Assessing organismal aging in the filamentous fungus Podospora anserina. In: Galuzzi L et al (eds) Cell Senescence: Methods and Protocols, Methods Mol Biol 965: 439-462
Osiewacz HD, Hamann A, Zintel S
- (2013) Mitochondrial quality control: Impact on aging and lifespan - a mini review. Gerontology 59: 413-420
Osiewacz HD, Bernhardt D
- (2014) Control of mitochondrial integrity in ageing and disease. Phil Trans R Soc B 369: 20130439
Szklarczyk R, Nooteboom M, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0439) - (2014) Effect of paraquat-induced oxidative stress on gene expression and aging of the filamentous ascomycete Podospora anserina casts new light on ROS dependent aging mechanisms. Microbial Cell 1: 225-240
Wiemer M, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.15698/mic2014.07.155) - (2014) Overexpression of Pa_1_10620 encoding a mitochondrial Podospora anserina protein with homology to superoxide dismutases and ribosomal proteins leads to lifespan extension. Curr Genet 61: 73-86
Grimm C, Böhl L, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00294-014-0446-x) - (2014) The proteasome activity reporter GFP-CI1 is degraded by autophagy in the aging model Podospora anserina. F1000Res 3: 230
Wiemer M, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.12688/f1000research.5337.1) - (2014) The role of mitochondria in fungal aging. Curr Opin Microbiol 22: 1-7
Bernhardt D, Hamann A, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.mib.2014.09.007) - (2015) Manganese rescues adverse effects on lifespan and development in Podospora anserina challenged by excess hydrogen peroxide. Experimental Gerontology 63:8-17
Grimm C, Osiewacz HD
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.exger.2015.01.042) - Molecular control of fungal senescence and longevity. In: The Mycota I, 3rd Edition. Springer, Cham usw. 2016
Wiemer M, Grimm C, Osiewacz HD
