Licht-abhängige Koordination von Entwicklung und Sekundärmetabolismus im Schimmelpilz Aspergillus nidulans
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Entwicklung von Pilzen wird durch externe Signale kontrolliert. Licht fördert im Giesskannenschimmel Aspergillus nidulans die Bildung asexueller Sporen, die durch die Luft verbreitet werden. Im Dunkeln und in Gegenwart von einem niedrigen Verhältnis von O2/CO2 wird die sexuelle Entwicklung von geschlossenen Fruchtkörpern mit sexuellen Ascosporen im Boden gefördert. Asexuelle und sexuelle Entwicklung sind an einen unterschiedlichen Sekundärmetabolismus gekoppelt. Die Gegenwart anderer Organismen in der Umgebung hat ebenfalls Einfluss auf den pilzlichen Sekundärmetabolismus. Aspergillus nidulans produziert einen eigenen Zelltyp (Hülle-Zellen) zur Förderung der Entwicklung, der den sexuellen Fruchtkörper bedeckt, ernährt und auch gegen andere Organismen in der Umgebung schützt. Velvet-Domänen-Proteine sind Regulatoren dieser Koordination zwischen pilzlicher Entwicklung und Sekundärmetabolismus. Die Velvet-Domäne enthält eine Dimerisierungs- und eine DNA-Bindedomäne. Es können sowohl Homo- als auch Heterodimere der verschiedenen Velvet-Proteine für unterschiedliche regulatorische Aufgaben gebildet werden. In der vegangenen Förderperiode konnten wir zeigen, dass Hülle-Zellen als Reservoir für verschiedene Zellkerne dienen. Sie besitzen ein eigenes Entwicklungspotential, das an pilzliche Stammzellen erinnert: aus einer Hülle-Zelle kann ein asexueller Sporenträger, aber auch eine neue Pilz-Kolonie entstehen. Verschiedene Sekundärmetabolite von Hülle-Zellen konnten identifiziert werden, die z.B. gegen pilzfressende Organismen wirken oder durch die Gegenwart von Bodenbakterien induziert werden. Pilzliche Entwicklung und schnelle Reaktionen gegen unterschiedliche Stress- Bedingungen werden durch F-Box-Rezeptoren kontrolliert. F-box-Proteine sind Rezeptoren für die E3 SCF Ubiquitin-Ligase, die Proteine für den Abbau im 26S Proteasom markiert. Der Austausch von F-Faktoren benötigt das COP9-Signalosom. In der letzten Förderperiode konnten wir zeigen, dass sich das COP9 (8 Untereinheiten) in der Zelle aus zwei Trimeren mit einem Bindungsfaktor zusammensetzt, und dann im Kern die Untereinheit für die Enyzmaktivität (Deneddylase) eingebaut wird, die den Austausch von F-Faktoren einleitet. Stress-Bedingungen und pilzliche Entwicklung werden über die Wechselwirkung zwischen den Aspergillus nidulans Transkriptionsfaktoren MsnA und VelB koordiniert. Beim opportunistisch humanpathogenen Aspergillus fumigatus sorgen Zink-Cluster-Transkriptionsfaktoren wie OdrA/Mdu2 für eine kombinierte Anwort gegen oxidativen Stress und auch gegen zahlreiche Antimykotika.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Hülle Cells of Aspergillus nidulans with Nuclear Storage and Developmental Backup Functions Are Reminiscent of Multipotent Stem Cells. mBio, 11(4).
Troppens, Danielle M.; Köhler, Anna M.; Schlüter, Rabea; Hoppert, Michael; Gerke, Jennifer & Braus, Gerhard H.
-
The High Osmolarity Glycerol Mitogen-Activated Protein Kinase regulates glucose catabolite repression in filamentous fungi. PLOS Genetics, 16(8), e1008996.
de Assis, Leandro José; Silva, Lilian Pereira; Liu, Li; Schmitt, Kerstin; Valerius, Oliver; Braus, Gerhard H.; Ries, Laure Nicolas Annick & Goldman, Gustavo Henrique
-
Draft Genome Sequence of Saccharomyces cerevisiae LW2591Y, a Laboratory Strain for In Vivo Multigene Assemblies. Microbiology Resource Announcements, 10(9).
Gerke, Jennifer; Schneider, Dominik; Poehlein, Anja; Cornish, Virginia W. & Braus, Gerhard H.
-
Secondary metabolites of Hülle cells mediate protection of fungal reproductive and overwintering structures against fungivorous animals. eLife, 10.
Liu, Li; Sasse, Christoph; Dirnberger, Benedict; Valerius, Oliver; Fekete-Szücs, Enikő; Harting, Rebekka; Nordzieke, Daniela E.; Pöggeler, Stefanie; Karlovsky, Petr; Gerke, Jennifer & Braus, Gerhard H.
-
Biosynthesis of Antibacterial Iron-Chelating Tropolones in Aspergillus nidulans as Response to Glycopeptide-Producing Streptomycetes. Frontiers in Fungal Biology, 2.
Gerke, Jennifer; Köhler, Anna M.; Wennrich, Jan-Peer; Große, Verena; Shao, Lulu; Heinrich, Antje K.; Bode, Helge B.; Chen, Wanping; Surup, Frank & Braus, Gerhard H.
-
F-box receptor mediated control of substrate stability and subcellular location organizes cellular development of Aspergillus nidulans. PLOS Genetics, 18(12), e1010502.
Sarikaya, Bayram Özlem; Bayram, Özgür; Karahoda, Betim; Meister, Cindy; Köhler, Anna M.; Thieme, Sabine; Elramli, Nadia; Frawley, Dean; McGowan, Jamie; Fitzpatrick, David A.; Schmitt, Kerstin; de Assis, Leandro Jose; Valerius, Oliver; Goldman, Gustavo H. & Braus, Gerhard H.
-
Fungal COP9 signalosome assembly requires connection of two trimeric intermediates for integration of intrinsic deneddylase. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(35).
Bakti, Fruzsina; Stupperich, Helena; Schmitt, Kerstin; Valerius, Oliver; Köhler, Anna M.; Meister, Cindy; Strohdiek, Anja; Harting, Rebekka; Sasse, Christoph; Heimel, Kai; Neumann, Piotr; Ficner, Ralf & Braus, Gerhard H.
-
Induction of Aspergillus fumigatus zinc cluster transcription factor OdrA/Mdu2 provides combined cellular responses for oxidative stress protection and multiple antifungal drug resistance. mBio, 14(6).
Sasse, Christoph; Bastakis, Emmanouil; Bakti, Fruzsina; Höfer, Annalena M.; Zangl, Isabella; Schüller, Christoph; Köhler, Anna M.; Gerke, Jennifer; Krappmann, Sven; Finkernagel, Florian; Harting, Rebekka; Strauss, Joseph; Heimel, Kai & Braus, Gerhard H.
-
Molecular circuit between Aspergillus nidulans transcription factors MsnA and VelB to coordinate fungal stress and developmental responses. openRxiv.
Bastakis, Emmanouil; Gerke, Jennifer; Özkan, Seyma; Harting, Rebekka; Lienard, Tanja; Sasse, Christoph; Xylakis, Emmanouil S.; Aden, Merle; Strohdiek, Anja; Heinrich, Gabriele; Grosse, Verena & Braus, Gerhard H.
-
The Aspergillus nidulans velvet domain containing transcription factor VeA is shuttled from cytoplasm into nucleus during vegetative growth and stays there for sexual development, but has to return into cytoplasm for asexual development. openRxiv.
Strohdiek, Anja; Köhler, Anna M.; Harting, Rebekka; Stupperich, Helena; Gerke, Jennifer; Bastakis, Emmanouil; Neumann, Piotr; Ahmed, Yasar L.; Ficner, Ralf & Braus, Gerhard H.
