Nitrogen-dependent regulation of secondary metabolism in Ustilago maydis
Final Report Abstract
Der phytopathogene Pilz Ustilago maydis sezerniert unter Stickstoffmangelbedingungen große Mengen zweier unterschiedlicher Glycolipide, die als oberflächenaktive Substanzen wirken. Neben der Ustilaginsäure einem Cellobioselipid, werden auch Mannosylerythritollipide gebildet, bei denen Fettsäuren unterschiedlicher Länge mit dem Disaccharid Mannosylerythritol verestert sind. Die Enzyme für diese beiden Sekundärmetabolite werden von Genen kodiert, die in zwei separaten Genclustern angeordnet sind. Während der Gencluster für die Bildung der Ustilaginsäure einen spezifischen Zinkfinger-Transkriptionsfaktor enthält, werden die Gene des Mannosylerythritollipid-Genclusters ohne einen solchen pathway-spezifischen Transkriptionsfaktor ko-reguliert. In dem Projekt konnte die Regulation des Cellobioselipidgenclusters aufgeklärt werden. Der Zinkfinger-Transkriptionsfaktor Rua1 bindet direkt an bestimmte Sequenzmotive, die sich in allen Promotoren des Genclusters finden lassen. Die konstitutive Expression von Rua1 führt zu einer Bildung von Cellobioselipiden auch in Gegenwart von Stickstoff. Dies ermöglicht eine deutlich effektivere Produktion dieses extrazellulären Glycolipids. Im Genom von U. maydis finden sich weitere mit Rua1 verwandte Transkriptionsfaktoren, von denen einer vermutlich ebenfalls an der Regulation der Biosynthese eines Sekundärmetaboliten beteiligt ist. Die induzierte Expression eines weiteren Transkriptionsfaktors, der sich in einem Gencluster befindet, der zwei Polyketidsynthasen enthält, führte zur Bildung eines noch unbekannten melaninartigen Farbstoffs, dessen chemische Struktur zur Zeit aufgeklärt wird. Diese Ergebnisse zeigen, dass die induzierte Expression von Transkriptionsfaktoren eine effektive Methode zur Entdeckung von neuen Sekundärmetaboliten darstellt.
Publications
- (2010) Activation of the ustilagic acid biosynthesis gene cluster in Ustilago maydis by the C2H2 zinc finger transcription factor Rua1. Appl. Environ. Microbiol. 76:2633-2640
Teichmann, B., Liu, L., Schink, K.O. and Bölker, M.
- (2011) Beta hydroxylation of glycolipids from Ustilago maydis and Pseudozyma flocculosa is done by a NADPH dependent ß-hydroxylase. Appl. Environ. Microbiol. 77:7823-7829
Teichmann, B., Lefebvre, F., Labbé, C., Bölker, M., Linne, U. and Bélanger R.R.
- (2011) Identification of a biosynthesis gene cluster for flocculosin a cellobiose lipid produced by the biocontrol agent Pseudozyma flocculosa. Mol Microbiol. 79:1483-1495
Teichmann, B., Labbé, C., Lefebvre, F., Bölker, M., Linne, U. and Bélanger, R.R.
