Identifizierung eines transkriptionellen Aktivators der Carotenoid-biosynthese in dem Pilz Fusarium fujikuroi

• Antragsteller: Dr. Steffen Nordzieke
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281458954

Die Stoffgruppe der Carotinoide umfasst über 600 verschiedene chemische Verbindungen mit einer Vielzahl von biologischen Eigenschaften. Jede dieser Verbindungen wird im Zuge des Sekundärstoffwechsels von Bakterien, Pflanzen und Pilzen gebildet und übernimmt eine individuelle Funktion im Bereich der Lichtabsorption und -reflektion. Bei Tieren und Menschen werden Carotinoide z. B. für die Synthese von Vitamin A und den Schutz des Gelben Flecks (Macula Lutea) im Auge benötigt, können allerdings nicht durch den eigenen Metabolismus bereitgestellt werden. Eine Mangelversorgung kann daher zu schweren Defekten im Bereich des Sehens, des Sonnenschutzes der Haut und des Immunsystems führen. Gerade in Entwicklungsländern tritt durch die beschränkte Lebensmittelvielfalt vermehrt Vitamin A Mangel auf.Pilzliche Systeme sind sehr gut geeignet um verschiedenste Carotinoide von hoher Qualität günstig herzustellen. Dabei ist die biotechnologische Produktion traditionellen Methoden wie der Extraktion aus Obst und Gemüse sowie der chemischen Herstellung überlegen, da sie unabhängig von Zeit und Ort Carotinoide bereitstellen kann, ohne dass die Isomerie des Produktes eine Rolle spielt. Um von diesen Vorteilen in vollem Umfang profitieren zu können, ist das Wissen um die Regulation der unterschiedlichen Stoffwechselwege von zentraler Bedeutung, da nur so gezielte Verbesserungen der Produktionsbedingungen möglich sind.Fusarium fujikuroi wird bereits seit den 80er Jahren als Forschungsobjekt für die Carotinoidbiosynthese verwendet und stellt somit einen exzellenten Modellorganismus für die Erforschung der involvierten Stoffwechselwege dar. Durch die Arbeit der Gastarbeitsgruppe konnten in diesem Zusammenhang bereits alle Enzyme der Carotinoidsynthese, als auch ein negativer Regulator, CarS, identifiziert werden. Allerdings weisen aktuelle Studien des Gastinstituts darauf hin, dass ebenfalls ein noch nicht identifizierter, positiver Regulator (CarC) der Synthese existiert. In diesem Projekt soll CarC durch die Verwendung eines kombinierten Ansatzes aus Protein-Protein und Protein-DNA Interaktionsstudien, sowie durch die heterologe Expression in S. cerevisiae identifiziert werden. Anschließend ist eine Herstellung von Deletionsmutanten in putativer CarC Gene gefolgt von ihrer Charakterisierung geplant. Dies wird sowohl als Kontrollexperiment dienen, als auch die Aufklärung potentieller sekundärer Funktionen von CarC zulassen. Durch die Erfahrung des Antragsstellers bei der Untersuchung pilzlicher Proteinkomplexe und die hervorragende Expertise des Gastinstituts bezüglich der Untersuchung der Carotinoidbiosynthese ist ein erfolgreicher Abschluss des angestrebten Projektes in der beantragten Zeit sehr wahrscheinlich. Die hierbei erzielten Ergebnisse werden voraussichtlich eine Optimierung der biotechnologischen Produktion von Carotinoiden in Pilzen erlauben und somit dazu beitragen, die Vitamin A Unterversorgung wirksam zu bekämpfen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Javier Avalos, Ph.D.