Pheromon-Synthese in Zygomyceten: Molekulare Charakterisierung und Kontrolle der Expression des TSP2-Gens für Dihydrotrisporin-Dehydrogenase aus Mucor mucedo
Final Report Abstract
Im Mittelpunkt unseres Interesses stehen Partnererkennung und Kommunikation der sexuellen Partner in der basalen Pilzgruppe der Zygomyceten. Als heute experimentell am besten zugängliches Modell für diesen Forschungsbereich verwenden wir den leicht kultivierbaren Organismus Mucor mucedo. Dieser Pilz zeichnet sich außerdem dadurch aus, dass die frühen Stadien sexueller Differenzierung, die Zygophoren, problemlos mikroskopisch identifizierbar sind und überdies in individuellen Kreuzungstypen ohne Partner durch Besprühen mit Trisporoiden induziert werden können. In wahrscheinlich allen Zygomyceten wird die Synthese der als Pheromone aktiven Trisporoide als kooperative Leistung beider Kreuzungspartner durchgeführt. Somit kann keiner der Partner das Endprodukt Trisporsäure alleine synthetisieren. Es wird erst gebildet, wenn beide Partner zusammen kultiviert werden und induziert dann in beiden die frühen Schritte der sexuellen Entwicklung. Die Synthese der Trisporsäure ist auf mehreren Ebenen reguliert. In früheren und parallelen Projekten konnten wir zeigen, dass der erste Schritt zur Trisporsäure, die primäre Spaltung des Carotins, auf Transkriptionsebene des zugehörigen Gens (TSP3) reguliert wird. Ein später, jedoch (-) kreuzungstypspezifischer Schritt, der vom TSP1-Gen für Dihydrotrisporat-Dehydrogenase kodiert wird, ist sowohl posttranskriptional als auch posttranslational reguliert. Hier haben wir uns mit einem frühen, ebenfalls (-) Kreuzungstyp-spezifischen Schritt, der Oxidation vom Dihydrotrisporin zum Trisporin, befasst. Wir konnten erstmals zeigen, dass diese bislang hypothetische Aktivität tatsächlich als Reaktion eines eigenen Enzyms existiert. Das zugehörige Gen (TSP2) haben wir isoliert, sequenziert und seine Regulation ansatzweise studiert. Das Gen wird auf Transkriptionsebene nur in geringem Maße reguliert. Weder die Transkription noch die Translation sind Kreuzungstyp-spezifisch. Wir finden sowohl das Transkript als auch das Protein in beiden Kreuzungstypen. Die Kreuzungstyp-Spezifität basiert auf einem Bindeprotein, das nur im (+) Typ vorkommt und als Folge seiner Bindung an das Enzym dessen Aktivität abschaltet. Wir sind mit diesen Arbeiten der molekularen Beschreibung des sexuellen Erkennungs- und Kommunikationssystems in Zygomyceten einen entscheidenden Schritt näher gekommen und haben außerdem eine der ganz sicher mehreren Regulationsebenen definieren können, mit denen die Kreuzungstyp-Spezifität der Reaktionen vom Carotin zur Trisporsäure realisiert wird.
