Funktionelle Genomik von Säureresistenz und Stress in Hefe

Dieses Forschungsprojekt umfasst die Analyse von Resistenzmechanismen der Bäckerhefe gegen Konservierungsstoffe wie zum Beispiel Sorbinsäure oder Benzoesäure. Solche Resistenzen können zu grossen Problemen in der Lagerung von Lebensmitteln führen, da in Hefezellen durch Säurestress induzierte Resistenzen entstehen können. Diese verhindern den Einsatz von geringeren Konzentrationen von Konservierungsstoffen in Lebensmitteln. Tatsächlich zerstört mikrobieller Befall durch säureresistente Bakterien und Hefen etwa ein Viertel aller gelagerten Lebensmittel, was jährlich zu ungeheuer grossen wirtschaftlichen Schäden führt. Der tägliche Konsum von signifikanten Mengen an Konservierungsstoffen spielt auch in der menschlichen Ernährung eine wichtige Rolle. Deren völlige Unbedenklichkeit ist jedoch nicht eindeutig belegt, zumal vor allem Sorbinsäure und Benzoesäure "Pro-Oxidantien" darstellen die nach zellulärer Aufnahme die mitochondriale Erbinformation durch oxidativen schädigen können. Da oxidativer Stress natürlich auch in der Krebsentstehung eine Rolle spielt, wird die Notwendigkeit einer effizienteren Lebensmittelkonservierung ersichtlich. Wir werden daher in einem globalen Ansatz alle Gene der Bäckerhefe identifizieren die Resistenzen gegen schwache organische Säuren wie Sorbat oder Benzoat vermitteln. Die für diese Säureresistenzen bzw. für die zelluläre Stressantwort verantworlichen Gene werden mittels DNA Genomchips identifiziert und auf molekularer Ebene analysiert. Dabei werden erstmals die molekularen Mechanismen und Komponenten der zellulären Stressantwort gegen Konservierungsstoffe definiert. Weiters erfolgt die Analyse einer neuen Signalkaskade, die die induzierte Expression des Pdr12p Säuretransporters in Hefezellen vermittelt. Der Pdr12p "ATP-Binding Cassette" (ABC) Transporter führt bei erhöhter Expression zu ausgeprägter Säureresistenz. Schlussendlich wird der Wirkmechanismus eines neuen von unserer Gruppe erst kürzlich identifizierten Regulators der Säureresistenz, War1p, im Detail untersucht. Der in diesem Projekt gewählte globale Ansatz der funktionellen Genomik wird daher alle Hefegene identifizieren die Toleranz gegen Konservierungsstoffe vermitteln. Damit werden die molekularen Mechanismen der adaptiven Stressantwort gegen schwache organische Säuren in der Bäckerhefe entschlüsselt, woraus möglicherweise neue Strategien für die Vermeidung von Resistenzen gegen Lebensmittelkonservierungsstoffe entwickelt werden können.

Dieses Forschungsprojekt umfasste die Analyse von Resistenzmechanismen der Bäckerhefe gegen Konservierungsstoffe wie zum Beispiel Sorbinsäure oder Benzoesäure. Es wurden daher in einem globalen Ansatz alle Gene der Bäckerhefe identifiziert die Resistenzen oder Toleranz gegen schwache organische Säuren wie Sorbinsäure oder Benzoesäure vermitteln. Die für diese Säureresistenzen bzw. für die zelluläre Stressantwort verantworlichen Gene wurden mittels Genomchips identifiziert und auf molekularer Ebene analysiert. Dabei werden erstmals die molekularen Mechanismen und Komponenten der zellulären Stressantwort gegen Konservierungsstoffe in Hefe identifiziert. Weiters erfolgte die Analyse einer neuen Signalkaskade, welche die vermehrte Produktion des Pdr12p Säuretransporters in der Zelloberfläche in Hefezellen vorantreibt. Der Pdr12p "ATP-Binding Cassette" (ABC) Transporter führt bei erhöhter Produktion zu ausgeprägter Säureresistenz, ist aber auch für das Wachstum von Hefezellen in Gegenwart von Stresssubatnzen wie schwachen Säuren notwendig. Schlussendlich wurde in dem Projekt ein neuer Genegulator der Säureresistenz, War1p, identifiziert und im Detail charakterisiert. Damit wurden die molekularen Mechanismen der adaptiven Stressantwort gegen schwache organische Säuren in der Bäckerhefe auf molekularer Ebene entschlüsselt, woraus möglicherweise neue Strategien für die Vermeidung von Resistenzen gegen Lebensmittelkonservierungsstoffe entwickelt werden können.