Untersuchung der Verbindung der Rolle des Ca2+ und des Lichtsignalweges bei Streßantworten und im polaren Wachstum von Aspergillus nidulans und A. fumigatus

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhard Fischer
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410129668

Aspergillus fumigatus ist einer der wichtigsten pathogenen und allergenen Ascomyceten. Viele Millionen Menschen erleiden jährlich chronische oder invasive Aspergillosen, woran mehr als 600.000 Menschen sterben. Ein besseres Verständnis der Biologie dieses Pilzes kann deshalb zur Entwicklung neuer oder der Verbesserung existierender Antimykotika beitragen. Pathogene Pilze müssen eine Vielzahl von Hindernissen überwinden, bzw. sich an die veränderten Bedingungen anpassen, um einen Wirt zu besiedeln. Typische Veränderungen im Vergleich zur saprotrophen Lebensweise sind die höhere Körpertemperatur, der pH Wert, oxidativer Stress oder das Vorhandensein von Azolderivaten als Antimycotica, die einen Membranstress erzeugen. Pilze besitzen eine Vielzahl von Signaltransduktionswegen, um Umweltveränderungen wahrzunehmen und sich entsprechend anzupassen. Zwei wichtige Signalwege sind der HOG- und der Ca2+ Signalweg, die beide bei der Anpassung an Streßbedingungen eine Rolle spielen. In diesem Antrag sollen beide Signaltransduktionswege in zwei verwandten Ascomyceten, Aspergillus nidulans und dem opportunistisch pathogenen A. fumigatus analysiert werden. Kürzlich haben wir entdeckt, daß die Wahrnehmung von Licht über Phytochrom durch den HOG Signalweg erfolgt. Es gibt Hinweise aus Bakterien und Pflanzen, und wir haben solche Hinweise in A. nidulans, daß Phytochrom nicht nur ein Lichtsensor, sondern ein Proteinthermometer sein könnte. Diesem Phänomen soll in beiden Pilzen nachgegangen werden. Diese Funktion des Proteins könnte in A. fumigatus wichtig sein, da die Anpassung an die Körpertemperatur ein wichtiger Pathogenitätsfaktor darstellt. Ein zweiter wichtiger Parameter ist die Reaktion der Pilze auf Azolderivate. Dieser Streß wird ebenfalls über den HOG Signalweg erkannt und weitergeleitet. Es gibt Hinweise, daß der HOG Signalweg mit dem Ca2+ Signalweg verknüpft ist. Die Verbindung soll untersucht werden, indem die gegenseitige Regulation der Wege auf transkriptioneller wie auch auf posttranskriptioneller Ebene analysiert wird. Es ist ebenfalls gut dokumentiert, daß Ca2+ Ionen für das polare Wachstum benötigt werden. Durch Ca2+ Pulse wird ein pulsierendes Wachstum der Hyphenspitze erzeugt. Da Streßantworten zu einer transienten Änderung der intrazellulären Ca2+ Konzentration führen, ist es wahrscheinlich, daß diese Änderung einen Einfluß auf das polare Wachstum hat. Um den Zusammenhang zu charakterisieren, soll die Ca2+ Konzentration mittels Aequorin als Sensorprotein während eines Temperaturwechsels untersucht werden. Anschließend soll die lokale Konzentration an der Hyphenspitze mittels GECO als Sensor in Kombination mit hochauflösender Mikroskopie untersucht werden. Dadurch soll geklärt werden, ob unterschiedliche Vesikel unter Streßbedingungen nicht mehr in Pulsen fusionieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Ling Lu