Markierte Fusarium-Trichothecene für Detoxifikationsstudien

Pflanzenpathogene Pilze der Gattung Fusarium produzieren Toxine der großen Klasse der Trichothecene. Diese Metaboliten können Lebens- und Futtermittel kontaminieren und stellen ein Gesundheitsrisiko dar. Die Produktion von Trichothecenen, die als Inhibitoren der eukaryontischen Proteinsynthese wirken, ist ein Virulenzmechanismus der Pilze. Auf Seite der Pflanze ist die Fähigkeit zur Inaktivierung der Toxine (durch Glykosylierung und weitere noch unbekannte Reaktionen) eine Komponente der Fusarium-Resistenz. Das Ziel von Teil A dieses interdisziplinären Projektes ist es, durch genetische Veränderung der Toxinbiosynthese in einem große Mengen an Diacetoxyscirpenol (DAS) produzierenden Fusarium sulphureum DON- bzw. NIV- Produktion auszulösen. Durch Transformation mit einer pflanzlichen Glucosyltransferase soll auch die Fähigkeit zur Produktion von DON-3-O-Glucosid hergestellt werden. Da der Ausgangsstamm ein glucosidisches DAS Derivat produziert, wird erwartet, dass der modifizierte Stamm NIV-glucoside (unbekannter Struktur) herstellen kann. Die Glucoside, die im Darmtrakt von Mensch und Tier vermutlich wieder gespalten werden können, sind als "maskierte Mykotoxine" relevant und sollen daher für toxikologische Untersuchungen gereinigt werden. Der modifizierte Fusarium-Stamm soll auch zur Herstellung von 13C markiertem DON verwendet werden, das als interner Standard zur genauen Bestimmung von DON mittels HPLC-MS/MS Verwendung findet. Weiters soll radioaktiv (14C) markiertes DON für die Detoxifikationsstudien hergestellt werden (Teil B). Das gereinigte DON soll dazu verwendet werden, Bakterien mit der Fähigkeit DON abzubauen zu identifizieren und den Detoxifikationsmechanismus aufzuklären. Weiters sollen Hefemutanten mit der Fähigkeit zur DON-Detoxifikation selektiert und untersucht werden. Das Ziel dieses Projektteiles ist die Klonierung eines DON-Detoxifikationsgens. In Teil C sollen das hergestellte DON, NIV, sowie radioaktives DON und 3-Acetyl-DON verwendet werden um einerseits neue Detoxifikationsmechanismen zu identifizieren, und andererseits die Deacetylierungs- und Glykosylierungsreaktion in Pflanzen zu studieren. Besonders relevant ist die Frage, ob in Weizenzuchtmaterial genetische Unterschiede in der Fähigkeit zur Detoxifikation gefunden werden können. Eine cDNA aus Weizen, die DON Resistenz in Hefe auslöst, soll charakterisiert werden. Die erwarteten Projektergebnisse sollten Bedeutung haben für die Risikobewertung von Fusarium Toxinen ("maskierte Mykotoxine"). Für die Fusarium-Resistenzzüchtung sollen neue Werkzeuge bereitgestellt werden um Detoxifikation messbar und kartierbar zu machen, sowie für die Mykotoxinanalytik neue Wege zur Herstellung von Referenzsubstanzen erschlossen werden. Die Anwendungsmöglichkeiten für klonierte Detoxifikationsgene reichen vom Einsatz in der Bioethanol-Herstellung, wo Mykotoxine in der als Eiweißfutter verwendeten Trockenschlempe akkumulieren, bis zur Herstellung transgener Pflanzen, die Mykotoxine schon im Feld abbauen können.