Zellwandstressantwort in Aspergillus fumigatus: molekulare Charakterisierung der Signaltransduktionswege
Final Report Abstract
Aspergillus fumigatus ist ein opportunistisch humanpathogener Schimmelpilz, der bei immunsupprimierten Patienten Erreger einer schweren systemischen Mykose ist, der sogenannten invasiven Aspergillose. Die Erkrankung ist mit einer hohen Letalität verbunden, die auch auf die unzureichende Wirksamkeit antimykotischer Therapien zurückzuführen ist. Die gegen Aspergillus wirksamen Antimykotika greifen direkt oder indirekt die Zellwand des Pilzes an. Zur Anpassung an Stress verfügen Pilze über verschiedene Signalwege. In diesem Projekt untersuchten wir einen Signalweg, der zur Erkennung von Zellwandstress in A. fumigatus dient. Unsere eigenen und andere Vorarbeiten deuteten auf eine wichtige Funktion dieses Zellwandintegritätswegs für die Virulenz und Antimykotika-Resistenz hin. Auf Grundlage der Sachbeihilfe konnten wir zahlreiche zuvor uncharakterisierte Komponenten dieses Signalwegs identifizieren, funktionell charakterisieren und speziellen Funktionen im Signalweg zuordnen. Hierzu zählen die Zellwandstresssensoren Wsc1, Wsc2, Wsc3 und MidA, die Rho-GTPasen Rho1, Rho2 und Rho4 und der GTP-Austauschfaktor Rom2. Im Rahmen der Untersuchungen etablierten und verbesserten wir ein konditionelles Promotorsystem für A. fumigatus, das zu einem wichtigen Werkzeug zur funktionellen Untersuchung von Aspergillus geworden ist. Neben der Untersuchung des oberen Teils des Zellwandintegritätswegs analysierten wir die Rolle der Glucan-Synthase in A. fumigatus. Wir konnten erstmals zeigen, dass die Glucan-Synthase nicht generell essenziell für die Lebensfähigkeit aller Pilze ist. Desweiteren konnten wir zeigen, dass die Septierung der Hyphen ein wichtiger Schutzmechanismus vor der sonst fungiziden Wirkung der Echinocandin-Antimykotika auf A. fumigatus ist. Unsere Untersuchungen in A. fumigatus erbrachten einen tiefen Einblick in den Zellwandintegritätsweg, zeigten erstmals die spezifischen physiologischen Konsequenzen eines Glucan-Mangels, wie er bei einer Echinocandin-basierten antimykotischen Therapie auftreten kann, und führte zur Identifizierung einer Zielstruktur die zu einer verbesserten Wirkung der Glucan-Synthase-Inhibitoren führen könnte.
Publications
- Deciphering cell wall integrity signalling in Aspergillus fumigatus: identification and functional characterization of cell wall stress sensors and relevant Rho GTPases. Mol Microbiol. 2012 Feb;83(3):506-19
Dichtl, K., C. Helmschrott, F. Dirr, J. Wagener
(See online at https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2011.07946.x) - (2013): Charakterisierung von Zellwandstresssensoren, Rho-GTPasen und der Wirkung von Farnesol im humanpathogenen Schimmelpilz Aspergillus fumigatus. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
Dichtl, Karl
- The role of the guanine nucleotide exchange factor Rom2 in cell wall integrity maintenance of Aspergillus fumigatus. Eukaryot Cell. 2013 Feb;12(2):288-98
Samantaray, S., M. Neubauer, C. Helmschrott, J. Wagener
(See online at https://doi.org/10.1128/EC.00246-12) - The septal cell wall of filamentous fungi. In: The fungal cell wall. Nova Publishers. 2013; pp.129-42
Beck, J., J. Wagener, F. Ebel
- Upgrading fungal gene expression on demand: improved systems for doxycycline-dependent silencing in Aspergillus fumigatus. Appl Environ Microbiol. 2013 Mar;79(5):1751-4
Helmschrott, C., A. Sasse, S. Samantaray, S. Krappmann, J. Wagener
(See online at https://doi.org/10.1128/AEM.03626-12) - (2014): Analysing the role of the GEF Rom2 in cell wall integrity and significance of functional septa for echinocandin tolerance in the opportunistic pathogenic mold Aspergillus fumigatus. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät
Samantaray, Sweta
- Aspergillus fumigatus devoid of cell wall β-1,3-glucan is viable, massively sheds galactomannan and is killed by septum formation inhibitors. Mol Microbiol. 2015 Feb;95(3):458-71
Dichtl, K., S. Samantaray, V. Aimanianda, Z. Zhu, M.C. Prévost, J.P. Latgé, F. Ebel, J. Wagener
(See online at https://doi.org/10.1111/mmi.12877)
