Lae1 Regulation des Sekundärstoffwechsels in Trichoderma

Sekundärmetabolite sind per Definition Stoffwechselprodukte die sich während des Überganges vom aktiven Wachstum zur Einstellung des Wachstums und Differenzierung anhäufen. Zu ihnen gehören ald bekannteste Vertreter Antibiotika, Farb- und Duftstoffe aber auch Toxine. Pilze sind neben Actinomyceten jene Organismengruppe die die grösste Vielfalt an Sekundärstoffen anhäuft. Während über die Regulation der Gene und Gen-Cluster, die an der Bildung dieser Metabolite beteiligt sind, schon einige Information vorliegt, ist es noch immer ungeklärt wie der Übergang von Primär- zu Sekundärmetabolismus molekular geschalten und ausgelöst wird. In jüngerer Zeit wurde hierbei am Modellsystem Aspergillus nidulans gezeigt dass das LaeA Protein - eine Methyltransferase die wahrscheinlich die Modifikation von Chromatinkomponenten beeinflusst - eine essentielle globale Rolle bei der Auslösung der Sekundärstoffbildung besitzt. Wir haben nun vor, das laeA Gen dazu zu benutzen, um die Bedeutung des Sekundärstoffwechsels für die Interaktion der Pilzgattung Trichoderma/Hypocrea mit seiner Umwelt zu untersuchen. Diese besitzt grosse Bedeutung für den Menschen, denn während verschiedene Arten dieser Gattung als Mykoparasiten bekannt (was für biologischen Pflanzenschutz benützt wird) sind, und andere wieder Pflanzen als Endophyten besiedeln und dabei die Pflanzen-eigenen Abwehrmechanismen stimulieren, können manche Arten als fakultative Pathogene bei Mensch und Tier wirksam werden. In all diesen Prozessen gibt es Hinweise für die Beteiligung von Sekundärmetaboliten, aber solide Daten liegen bislang nicht vor. Unter Zuhilfenahme von rekombinant hergestellten Stämmen, welche kein funktionsfähiges LaeA bilden, können diese Prozesse nun im Detail untersucht werden. Ferner sollen in diesem Projekt auch die Signalübertragungswege untersucht werden, die die Funktion von LaeA steuern, um dadurch Ausschlüsse über jene Signale zu erhalten welche für die Ausbildung der o.a. Eigenschaften der verschiedenen Trichoderma Arten relevant sind.

Die Vorgänge die das Verhalten von mehrzelligen Pilzen regulieren, sind trotz intensiven Studiums noch immer nur unvollständig bekannt. In jüngerer Zeit wurde hierbei am Modellsystem Aspergillus nidulans gezeigt dass das LaeA Protein - eine Protein-Methyltransferase die wahrscheinlich die Modifikation von Chromatinkomponenten beeinflusst - eine essentielle globale Rolle bei Entwicklungsvorgängen und der Auslösung der Sekundärstoffbildung besitzt. Die Pilzgattung Trichoderma/Hypocrea besitzt große Bedeutung für den Menschen, denn während eine Art als industrieller Produzent von Enzymen in der biofuel- und biorefinery Industrie eingesetzt wird, und andere Arten dieser Gattung als Mykoparasiten bekannt (was für biologischen Pflanzenschutz benützt wird) sind, oder Pflanzen als Endophyten besiedeln und dabei die Pflanzen-eigenen Abwehrmechanismen stimulieren, können manche Arten als fakultative Pathogene bei Mensch und Tier wirksam werden. In diesem Projekt haben wir unter Zuhilfenahme von rekombinant hergestellten Stämmen, welche kein funktionsfähiges LAE1, bzw. dieses in erhöhtem Maße bilden eine genomweite Analyse der Funktion von LAE1 durchgeführt. Wir konnten dabei zeigen dass im Cellulaseproduzenten Trichoderma reesei LAE1 eine zentrale Rolle in der Enzymproduktion spielt, während es in dem Mykoparasiten T. atroviride die Fähigkeit zum Erkennen, Schutz und Bekämpfung von anderen Pilzen reguliert. Wir haben auch die Wirkungsweise sowie das intrazelluläre signalling von bzw. zu LAE1 untersucht. Unsere Daten lassen den Schluss zu dass LAE1 in Trichoderma ein zentraler Regulator von ökosystem-bezogenen zellulären Vorgängen und damit verbundener Reproduktionsmechanismen ist.