Einfluss der selektiven Autophagie auf Wachstum und Entwicklung von Hyphenpilzen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Stefanie Pöggeler
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 328158154

In Hyphenpilzen ist Autophagie an vielen Entwicklungsprozessen beteiligt. Die genaue Rolle von Autophagie bei der Entwicklung von mehrzelligen Fruchtkörpern ist jedoch weitgehend unverstanden. Zwei verschiedene Arten von Autophagie können grundsätzlich unterschieden werden: nicht-selektive und selektive Autophagie. Bei der nicht-selektiven Autophagie wird wahllos Cytosol samt der darin enthaltenen Organellen in Doppelmembran-Vesikeln sog. Autophagosomen eingeschlossen und deren Inhalt in der Vakuole abgebaut. Bei der selektiven Autophagie werden dagegen spezifische Organellen, Proteinaggregate oder Enzyme durch Rezeptoren erkannt, in Autophagosomen verpackt und zum Abbau an die Vakuole geliefert. In der Vergangenheit konnten wir mit Hilfe von Gendeletionen zeigen, dass konservierte Gene, die in Kernprozesse der nicht-selektiven und selektiven Autophagie involviert sind, essentiell für die Fruchtkörperentwicklung des Hyphenpilzes Sordaria macrospora sind. Durch GFP-Trap-Analysen des Ubiquitin-ähnlichen Membran-assoziierten Proteins SmATG8 konnten wir 17 neue Interaktionspartner von SmATG8 identifizieren. Zu diesen gehört ein putatives Homolog des humanen Autophagie-Rezeptors Neighbor of BRAC1 (NBR1). In Säugern und Pflanzen bindet NBR1 ubiquitinierte Substrate und Peroxisomen was zu ihrer Degradation durch Autophagie führt. In der Bäckerhefe wird kein Homolog von NBR1 kodiert, daher ist S. macrospora ein gutes Modelsystem um die Funktion dieses Autophagierezeptors in Pilzen zu untersuchen. Wir konnten durch Two-Hybrid Experimente, Co-Immunopräzipitation und in-vivo Lokalsierungsstudien zeigen, dass SmATG8 und SmNBR1 direkt miteinander interagieren und dass SmNBR1 in Abhängigkeit von SmATG8 in Vakuolen transportiert wird. Eine DeltaSmnbr1 Mutante zeigt ein im Vergleich zum Wildtyp verlangsamtes vegetatives Wachstum und eine verzögerte sexuelle Entwicklung. Zudem ist die Produktion von Ascosporen in der DeltaSmnbr1 Mutante drastisch reduziert und der Abbau von Peroxisomen durch Autophagie gestört.Durch die molekulare Analyse der Interaktion von SmATG8 und SmNBR1 und die Identifizierung von neuen Interaktionspartnern wollen wir verstehen, welche Rolle die selektive Autophagie in Pilzen beim vegetativen Wachstum und bei der Entwicklung von Fruchtkörpern spielt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen