Kreuzungstyp- und Pheromon-abhängige Kernerkennung und Entwicklungssteuerung bei dem filamentösen Ascomyceten Sordaria macrospora
Final Report Abstract
Die meisten eukaryotischen (kernhaltigen) Organismen reproduzieren sich durch sexuelle Fortpflanzung. Dabei wird das genetische Material von zwei Eltern neu kombiniert und an die Nachkommen weitergegeben. Die sexuelle Fortpflanzung wird durch ein genetisch fixiertes Programm gesteuert, dass eine Vielzahl von Prozessen reguliert. So z. B. die Differenzierung von komplexen Fortpflanzungsorganen, die Partnerfindung sowie zelluläre Vorgänge der Befruchtung. Tiere und Pflanzen haben in der Regel zwei morphologisch verschiedene Geschlechter entwickelt. Im Gegensatz dazu bilden die meisten Pilze keine männlichen und weiblichen Geschlechter aus, sondern zwei paarungsfähige Individuen sind in der Regel nur physiologisch unterscheidbar. Der physiologische Unterschied ist genetisch determiniert und wird durch den sog. Kreuzungstyp-Locus kodiert. Die Erkennung der Kreuzungspartner bei Pilzen findet über ein Pheromon/Rezeptor-System statt. Kreuzungstyp-Gene der filamentösen Ascomyceten kodieren Proteine, von denen die meisten starke Ähnlichkeiten zu DNA-bindenden Transkriptionsfaktoren aufweisen. Diese regulieren essentielle zelluläre Signalkaskaden, die zur Befruchtung, Karyogamie und Meiose führen. Unter anderem gehören zu den Zielgenen, die von Kreuzungstyp-Proteinen in ihrer Aktivität reguliert werden, Pheromon- und Rezeptorgene. Wir untersuchten in diesem Projekt an dem Modellorganismus Sordaria macrospora wie Kreuzungstyp-Proteine zusammen mit anderen Transkriptionsfaktoren nicht nur die Aktivität von Pheromon- und Rezeptorgenen sondern auch von vielen weiteren Genen regulieren. Durch das gezielte Ausschalten der Kreuzungstyp-Gene konnten wir aufklären, welche der Kreuzungstyp-Proteine für die sexuelle Entwicklung essentiell sind. Wir führten Mikroarray-Analysen durch, und isolierten weitere Zielgene der Kreuzungstyp-kodierten Transkriptionsfaktoren. Außerdem zeigten wir, dass die Kreuzungstyp-Proteine mit anderen Proteinen interagieren und so regulatorische Protein-Interaktionsnetzwerke bilden. Erstmalig wiesen wir nach, dass ein intaktes Pheromon/Rezeptor-System bei Pilzen nicht nur für die Partnererkennung, sondern auch maßgeblich für spätere Entwicklungsschritte, wie eine ordnungsgemäße Entwicklung von Fruchtkörpern und Ascosporen ist. Mit genetischen Methoden untersuchten wir in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Prof. U. Kück (Ruhr-Universität Bochum) die zelluläre Weiterleitung des Pheromonsignals und konnten zeigen, dass heterotrimere GTP-bindende Proteine (G-Proteine) als zentrale Schalter an der Signaltransduktion beteiligt sind. Der letztgenannte Aspekt unserer Forschung war im September 2008 die „Cover-Story" der Zeitschrift Genetics. Dies berichtet die Pressestelle der Ruhr-Universität Bochum am 16.09.2008 als Presseinformation auf ihrer Internetseite.
Publications
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