Die molekularen Grundlagen der Entwicklungsentscheidung in filamentösen Pilzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Schwerpunkt unserer wissenschaftlichen Arbeit liegt seit langem auf der Untersuchung molekularer Mechanismen, die die Zellfusion und die damit verbundene Zell-Kommunikation vermitteln, wobei wir den roten Brotschimmel Neurospora crassa als Modellorganismus verwenden. Wir konnten zeigen, dass keimenden und fusionierende Sporen dieses Pilzes einen ungewöhnlichen Signalmechanismus nutzen, bei dem sich die interagierenden Zellen hoch koordiniert im Signalsenden und - empfangen abwechseln und somit eine Art Zell-Dialog etablieren. Ziel dieses Projektes war es zu überprüfen, ob der Zelldialog-Mechanismus auch von anderen Pilzspezies genutzt wird. Wir konnten zeigen, dass diese Art der Zell-Kommunikation tatsächlich hoch konserviert ist und Zellfusionen im Grauschimmel Botrytis cinerea, dem Nematoden-fangenden Pilz Arthrobotrys flagrans und dem Mycoparasiten Trichoderma atroviride vermittelt. Interessanterweise zeigte sich, dass keimende Sporen von N. crassa häufig auch Interspezies-Interaktionen mit Keimlingen von B. cinerea oder T. atroviride eingehen, was auf ein konserviertes Kommunikationssignal schließen lässt. Die Anwesenheit von N. crassa induziert darüber hinaus Fusionen in B. cinerea unter Bedingungen, unter denen Sporen dieses Pilzes normalerweise nicht fusionieren, sondern infektiöses Wachstum zeigen. Diese Beobachtung führte zu der Hypothese, dass der Brotschimmel den Grauschimmel in seiner Entwicklung umprogrammiert. Obwohl Interspezies- Interaktionen häufig auftreten, konnten nie Interspeziesfusionen beobachtet werden. Es scheinen also molekulare Mechanismen zu existieren, die die Selbst- und Fremderkennung auf Art-Ebene vermitteln. Interessanterweise unterscheiden sich diese Mechanismen in der Neurospora/B. cinerea- und der Neurospora/Trichoderma-Interaktion. Während im ersten Fall die Zell-Kontaktstelle durch die Neu-Synthese von Zellwand nachträglich verdickt und verstärkt wird, resultiert der Interspezies-Kontakt im zweiten Fall sehr häufig im Tod beider Zellen, was auf eine induzierte Apoptose hinweisen könnte. Zusammenfassend hat das geförderte Projekt völlig neue, zum Teil bahnbrechende Erkenntnisse zur Interaktion zwischen verschiedenen Pilzspezies und zu ihren Entwicklungsentscheidungen geliefert. Zukünftige Arbeiten sollten nun die Relevanz dieser Befunde für Pilz-Pilz-Interaktionen in natürlichen Mykobiomen überprüfen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Evidence of repeated horizontal transfer of sterol C-5 desaturase encoding genes among dikarya fungi. Molecular Phylogenetics and Evolution, 150, 106850.
Herzog, Stephanie; Brinkmann, Henner; Vences, Miguel & Fleißner, André
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Plasma Membrane Fusion Is Specifically Impacted by the Molecular Structure of Membrane Sterols During Vegetative Development of Neurospora crassa. Genetics, 216(4), 1103-1116.
Weichert, Martin; Herzog, Stephanie; Robson, Sarah-Anne; Brandt, Raphael; Priegnitz, Bert-Ewald; Brandt, Ulrike; Schulz, Stefan & Fleißner, André
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A dialogue-like cell communication mechanism is conserved in filamentous ascomycete fungi and mediates interspecies interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(12).
Haj Hammadeh, Hamzeh; Serrano, Antonio; Wernet, Valentin; Stomberg, Natascha; Hellmeier, Davina; Weichert, Martin; Brandt, Ulrike; Sieg, Bianca; Kanofsky, Konstantin; Hehl, Reinhard; Fischer, Reinhard & Fleißner, André
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Highly conserved, but highly specific: Somatic cell–cell fusion in filamentous fungi. Current Opinion in Cell Biology, 79, 102140.
Fleißner, André; Oostlander, Anne G. & Well, Lucas
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Botrytis cinerea combines four molecular strategies to tolerate membrane-permeating plant compounds and to increase virulence. Nature Communications, 15(1).
You, Yaohua; Suraj, H. M.; Matz, Linda; Herrera, Valderrama A. Lorena; Ruigrok, Paul; Shi-Kunne, Xiaoqian; Pieterse, Frank P. J.; Oostlander, Anne; Beenen, Henriek G.; Chavarro-Carrero, Edgar A.; Qin, Si; Verstappen, Francel W. A.; Kappers, Iris F.; Fleißner, André & van, Kan Jan A. L.
