Biosynthetisches und toxisches Potential des Mutterkornpilzes: Wirkungsanalyse der Ergotalkaloide und "Genome Mining" zur Identifizierung weiterer potentieller toxischer Sekundärmetabolite

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Ulrich Humpf
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Lebensmittelchemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 227350539

Bei Claviceps purpurea handelt es sich um einen pflanzenpathogener Ascomycet der für die Bildung toxischer Mutterkornalkaloide bekannt ist. Darüber hinaus gibt es allerdings nur wenige Informationen über weitere Sekundärmetabolite von C. purpurea.In der ersten Förderperiode gelang es, zwei bisher unbekannte Sekundärmetabolit-Gencluster in C. purpurea detailliert zu charakterisieren. Beim einen Cluster, mit einer nichtreduzierenden Polyketidsynthase als Schlüsselenzym, handelt es sich um das Ergochrom Cluster, das für die Produktion von Farbstoffen verantwortlich ist. Der zweite Cluster, mit einer nicht-ribosomalen Peptidsynthetase als Schlüsselenzym (NRPS3) zeigt Homologien zu Clustern, die für Epipolythiodiketopiperazin(ETP)-Toxine kodieren. Charakteristische Strukturelemente der ETPs sind ein Diketopiperazinring mit einer Disulfidbrücke. Allerdings wurden keine typischen ETP Strukturen gefunden, stattdessen waren Intermediate mit einer ungewöhnlichen Stickstoff-Schwefel-Bindung eindeutig nachweisbar. Erst die Überexpression einer Cytochrom P450 Oxidase aus dem ETP Cluster in Leptospaeria führte zu neuen Substanzen, die Clapurine genannt wurden und die typische ETP Grundstruktur aufweisenZiel des Antrages ist es (1) weitere Sekundärmetabolit-Gencluster mit bisher unbekannter Funktion in C. purpurea mittels genome mining zu charakterisieren und die chemischen Strukturen der Endprodukte aufzuklären, (2) den Bildungsmechanismus der neu identifizierte Clapurine sowie weiterer Metabolite des ETP-ähnlichen Clusters mit der ungewöhnlichen N-S-Struktur aufzuklären, (3) die Cytotoxizität aller neuer Sekundärmetabolite von C. purpurea zu untersuchen, da diese möglicherweise als Lebensmittelkontaminanten eine Rolle spielen (4) die Bildung bisher unbekannter Farbstoffe in C. purpurea auch unter Stressbedingungen zu charakterisieren und ihren biosynthetischen Bildungsweg zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen