Licht-abhängige Koordination von Entwicklung und Sekundärmetabolismus im Schimmelpilz Aspergillus nidulans

• Antragsteller: Professor Dr. Gerhard H. Braus
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434377338

Die Bildung asexueller Sporen wird beim filamentösen Pilz Aspergillus nidulans durch Licht und die Bildung sexueller Askosporen in geschlossenen Fruchtkörpern im Boden im Dunkeln gefördert. Pilzliche Differenzierungsprogramme sind eng an die Bildung bestimmter Sekundäretabolite gekoppelt, deren Enyzme in Pilzen häufig durch Gencluster kodiert werden, die unter vegetativen Bedingungen nicht exprimiert werden. Ziel der beantragten Forschung ist die Charakterisierung der Wechselwirkungen zwischen homo- und heterodimeren Transkrkptionsfaktoren, epigenetischen Methyltransferasen und Substrat-Rezeptoren für die kontrollierte Proteindegradation, und deren Auswirkungen auf pilzliche Entwicklung, Virulenz und Sekundärmetabolismus. Die molekularen Funktionen dieser Proteine werden bei A. nidulans Entwicklung und Sekundärmetabolismus und Konsequenzen für die Virulenz bei A. fumigatus untersucht. Velvet-Domänen-Proteine können untereinander, aber auch mit verschiedenen Vap-Vip Methyltransferasen oder mit F-box Protein Substrat-Rezeptoren von E3 Ubiquitin Ligasen interagieren. Die Velvet-Domäne vermittelt Dimerisierung und DNA-Bindung an Hunderte von Genen zur Koordination von Entwicklungs- und Sekundärmetabolismus- Programmen. Die Bildung von Heterodimeren kann über die Synthese oder Degradaton von Untereinheiten oder über posttranlationelle Modifikationen kontrolliert werden. Ausschliesslich im Velvet-Domän- Protein VelB wird diese Protein-Domäne durch eine Insertion mit Aminosäuren für eine intrinisch ungeordnete Domäne unterbrochen. VelB ist an zwei unterschiedlichen Heterodimeren beteiligt: VosA-VelB verzögert asexuelle Entwicklung, während VeA-VelB die sexuelle Entwicklung fördert. Es wird untersucht, ob und wie die in VelB inserierte Domäne selektive Heterodimer-Bildung von VosB mit VosA unterstützt, und damit eine weitere Kontrollebene darstellt, welche mit anderen Kontrollmechanismen (Stablilität, posttranslationale Modifikationen, Lokalisierung) kombiniert werden kann. Das A. nidulans VapB-VipC-System wird mit dem von A. fumigatus verglichen. Letzterer besitzt zwei Isogene für die Velvetinteragierende VipC Methyltransferase VipC (VipC1, VipC2) - entweder in Kombination mit oder aber ohne VapB. Die Auswirkungen der verschiedenen Vap-Vip-Ausstattungen für die Virulenz des Pilzes werden untersucht. Die Verbindung zur Kontrolle der zellulären Protein-Stabilität wird über die Charakterisierung von F-Box Protein Rezeptoren untersucht, die aktivierte Substrate binden, die anschliessend ubiquitiniert werden. Die 74 Gene für mögliche F-box Protein Substrat-Rezeptoren enthalten sieben Rezeptoren, die für die Entwicklung der Pilze direkt relevant sind. Die von uns in den vergangenen Jahren konstruierte Deletionsbibliothek für diese Gene für F-Box-Proteine erlaubt die Untersuchung der Degradation der Velvet-Domänen-Proteine, aber auch die Funktion dieser Rezeptoren im Sekundärmetabolismus, bei Stressantworten und bei pilzlicher Entwicklung und Virulenz.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen