Entschlüsselung der Chromatin-Dynamik pilzlicher Gencluster

Da die menschliche Bevölkerung wächst, während die landwirtschaftlich nutzbare Fläche abnimmt, werden begrenzte Nahrungsmittelressourcen in naher Zukunft zu einer globalen Herausforderung. Pflanzenkrankheiten, die durch Pilze verursacht werden, stellen hierbei eine weitere große Bedrohung für die weltweite Lebensmittelversorgung dar. Die Suche nach nachhaltigen Wegen zur Begrenzung von Krankheiten und des Verderbs von Lebensmitteln, die durch Mykotoxine (sogenannte sekundäre Metaboliten, SM) verursacht werden, bleibt daher eine zentrale Herausforderung. Darüber hinaus sind Pilze dafür bekannt, dass sie hochwirksame Antibiotika produzieren. Da die Antibiotikaresistenz eine der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit darstellt, ist die Entdeckung neuer Antibiotika dringend erforderlich. In beiderlei Hinsicht ist die Kenntnis der Determinanten, die die SM-Biosynthese steuern, eine zentrale Herausforderung in diesem Forschungsbereich. Das volle genetische Potenzial der SM-produzierenden Pilze kann nur begrenzt genutzt werden, da unter Standard-Laborbedingungen nur ein Bruchteil der SMs produziert wird. In dem vorliegenden Projekt sollen diese Einschränkungen überwunden werden, indem die SM-Genregulation auf der Ebene des Chromatins untersucht wird. Die Entfernung von Heterochromatin (H3K9me3 und H3K27me3) wirkt sich auf die Expression von SM-Genen in Fusarien aus. Es ist jedoch noch nicht bekannt, wie dies auf molekularer Ebene abläuft, zumal de- regulierte SM-Gene keine H3K9me3 aufweisen. Ich beabsichtige, die Komponenten zu untersuchen, die an der Etablierung, Aufrechterhaltung und Entfernung von Heterochromatin in der Gattung Fusarium beteiligt sind, und ihr Zusammenspiel zu analysieren. Außerdem möchte ich das gesamte chemische Potenzial des Pilzes erforschen, indem ich Heterochromatin-defiziente Stämme verwende. Derzeit ist auch unbekannt, wie stillgelegte Gene reaktiviert werden, um die Genexpression in Pilzen zu ermöglichen. Ich schlage vor, potenzielle für Histondemethylasen- kodierende Gene funktionell zu charakterisieren, um zu überprüfen, ob heterochromatische Histonmarks aktiv entfernt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden somit Grundlagen für ein besseres Verständnis der epigenetischen Mechanismen liefern, die die Lebensmerkmale von Pilzen bestimmen, aber auch für neue Strategien zur Entdeckung von Medikamenten.