OMICs-Basierte Analyse von Cytochalasinen in Pilz-Bakterien-Insekten Interaktionen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christine Beemelmanns
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 438841444

Im Rahmen dieses Projekts soll die strukturelle und funktionelle Charakterisierung der bioaktiven Substanzklasse der Cytochalasane, welche bisher nur aus Pilzen isoliert wurde, weiter vorangetrieben werden. Der Schwerpunkt dieses Forschungsprojekts soll dabei auf der OMICs-basierten Analyse von Pilz-Bakterien und Pilz-Insekten Interaktion liegen, und basiert auf drei spezifischen Arbeitshypothesen, welche aus bereits vorangegangenen publizierten Ergebnissen abgeleitet wurden: 1) Die Biosynthese von Cytochalasanen an sich und anderen synergistisch-agierenden Sekundärmetaboliten wird in Pilzen durch Botenstoffe von Bakterien und Insekten reguliert und ermöglicht es somit pathogenen Pilzen Insekten effektiv zu befallen und sich darin zu vermehren; 2) funktionalisierte Cytochalasane können dazu angewendet werden, um nicht-Aktin-abgeleitete zelluläre und bakterielle Ziele zu identifizieren; 3) die natürliche Promiskuität der Cytochalasan-Biosynthese kann genutzt werden, um eine größere Substratbibliothek für biologische Tests zu erhalten. Um die aufgestellten Hypothesen zu überprüfen, sind vier Arbeitspakete (WP) in Synergie mit Projekten innerhalb der Forschungsgruppe CytoLab formuliert worden. Diese beinhalten eine detaillierte metabolomische und transkriptomische Analyse von Pilz-Bakterien und Pilz-Insekten-Interaktionen (WP 1), der Bestimmung synergistischerAktivitäten natürlicher Cytochalasan-Kombinationen (WP2), der Anwendungbifunktioneller Cytochalasane zur Identifizierung bakterieller Targets (WP3),sowie der Erweiterung der Cytochalasan-Bibliothek durch Ausnutzung der natürlichen Promiskuität von Cytochalasan-kodierenden Biosynthesewegen (WP4). Innerhalb des Förderzeitraums soll zudem eine generelle Untersuchungsmethode etabliert werden, welche eine standardisierte OMICs-basierte Analyse der Bakterien-Pilz Interaktionen ermöglichen soll, um damit auch weitreichende Vergleiche zu ermöglichen (WP1). Die Ergebnisse dieses Projekts werden detaillierte Einblicke in die vielschichtigen Mechanismen der Infektionsprozesse entomopathogener oder parasitärer Pilze liefern, insbesondere hinsichtlich der Wirkungsweise von Cytochalasanen. Die Ergebnisse werden auch dazu beitragen, neuartige antimikrobielle Cytochalasane rational zu entwickeln, ihre bakteriellen Ziele zu identifizieren und wertvolle Einblicke in die phylogenetische Vorgeschichte und Regulation von Cytochalasan-verwandten BGCs zu liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5170: CytoLabs – Systematische Untersuchung und Ausbeutung von Cytochalasanen
• Internationaler Bezug: Dänemark
• Kooperationspartner: Professor Dr. Michael Poulsen