Kalzium Signalweg bei Zellfusion in Neurospora crassa

Fusion von genetisch identischen Zellen ist in der Form von Hyphenfusion ein besonderes Merkmal und bestimmend für die Morphologie von Kolonien von filamentösen Pilzen. Zellfusion kommt während mehrerer Phasen des vegetativen Wachstums und der sexuellen Fortpflanzung im Zellzyklus von filamentösen Pilzen vor. Die Fusion zwischen Konidien und/oder Sporenkeimschläuchen geschieht durch spezialisierte Hyphen, sogenannte Sporen-Anastomose Keimschläuche (conidial anastomosis tubes; CATs). Neueste genetische und zellbiologische Studien über CATs in Neurospora crassa haben dazu beigetragen diesen Pilz als Modelsystem zur Untersuchung von vegetativer Hyphenfusion zu etablieren. Während Proteine, die an den ersten beiden Schritten der CAT- Bildung - CAT Induktion und Zielsuche - beteiligt sind bereits gefunden und charakterisiert wurden, konnten bisher keine Proteine die an dem dritten Schritt - CAT Fusion - beteiligt sind, isoliert werden. Weiters wurde der Mechanismus der Signalübertragung während der CAT-Bildung bisher nicht untersucht. Die Forschungsgruppe von Prof. Read an der Universität Edinburgh annotierte im Rahmen des Neurospora-Genomsequenzierungsprojekts den Ca2+ Signalübertragungsapparat von N. crassa und identifizierte 48 Proteine die an der Ca2+ Signalleitung beteiligt sind und konnte zeigen daß der Ca2+ Signalübertragungsapparat weitaus komplexer ist als in Hefe. In bezug auf Signalübertragung in CATs hat die Gruppe von Prof. Read unlängst experimentelle Hinweise für den Einfluß von Ca2+ Signalübertragung auf CATs gefunden, da deren Bildung durch den Kalzium Chelator BAPTA und durch den Ca2+-Kanal Inhibitor KP4 beeinträchtigt wird. In dem beantragten Projekt soll die Hyphthese getestet werden, daß Kalzium Signalübertragung an der CAT Induktion, Zielsuche und/oder Fusion beteiligt ist. Die Rolle des Neurospora Kalzium-Kanals MID1 in der CAT- Bildung soll durch Untersuchung einer in MID1 knockout Mutante und eines MID1-GFP Fusionsproteins mit Lebendzellmikroskopie untersucht werden. Freies, cytosolisches Ca2+ ([Ca 2+] c) soll während des Vorganges der CAT-Bildung mit Hilfe einer rekombinanten Ca2+-sensitiven Sonde gemessen werden, um herauszufinden, ob (a) erhöhte [Ca 2+] c mit der CAT Induktion oder (b) ein Hyphenspitzen-fokussierter [Ca 2+] c Gradient mit der Zielsuche von CATs verbunden sind. Die Methoden die von Verena Seidl während ihres Aufenthaltes in Edinburgh erlernt werden, sind für die Ausführung ihrer Forschungsarbeit auf der TU Wien von Bedeutung, die sie nach ihrer Rückkehr weiter fortführen wird. Das Projekt an der TU Wien beschäftigt sich mit der Rolle von Chitinasen und den zellbiologischen Mechanismen der Biokontrolle. Die erlernten mikroskopischen Techniken ermöglichen Untersuchungen des Effekts von Chitinasen auf die Bildung und Zusammensetzung der Zellwand während der Sporenkeimung und des Hyphenwachstums.