Cellulose-Signaltransduktion in Hypocrea

Arten der Pilzgattung Trichoderma sind Saprophyten und ihre zugehörigen Hauptfruchtformen holzabbauende und nekrotrophische Askomyzeten der Gattung Hypocrea. Man nimmt an, daß es durch die Evolution zu einer Anpassung von vormals Parasitismus an holzabbauenden Basidiomyzeten an die Verwertung teilweise abgebauten Holzes gekommen ist. In der Natur treffen diese Organismen also auf ein breites Spektrum von Polysacchariden, wobei hier Zellulose einen bedeutenden Anteil an der Gesamtmasse darstellt. Weiters spielen Trichoderma spp. eine wichtige Rolle beim Abbau von Zellulose im Erdreich. Hypocrea jecorina (die pantropische Hauptfruchtform des imperfekten Pilzes Trichoderma reesei) ist der bedeutendste Zelluloseabbauer innerhalb seiner Gattung. Trichoderma reesei wurde im Südpazifik während des zweiten Weltkrieges isoliert, wo man auf den Pilz aufmerksam wurde, weil er Bekleidung und Zelte zerstörte. Erst in den späten 1960er Jahren wurde seine Potential als ndustrieller Produzent von Zellulasen erkannt. Die industrielle Bedeutung der Enzymmischung aus Exoglukanasen, Endoglukanasen und ß-Glukosidase führte zu einer eingehenden Erforschung der biochemischen Eigenschaften, der dreidimensionalen Proteinstrukturen und der Reaktionsmechanismen einiger dieser Proteine. Neben den Untersuchungen zur Enzymatik des Zelluloseabbaus besteht ebenso Interesse an der Aufklärung der Regulation der Synthese dieser Enzyme. Dieses Wissen ist zum Verständnis der Physiologie des Organismus unerläßlich und ermöglicht die Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Enzymproduktion durch den Einsatz geeigneter Medien und rekombinanter Organismen und um Zellulasepromotoren für die Überexpression heterologer Proteine in Trichoderma zu nutzen. Im vorliegenden Projektantrag werden wir die Mechanismen untersuchen, durch die das unlösliche Molekül Zellulose dem Pilz Trichoderma reesei seine Anwesenheit signalisiert. Vorläufige Ergebnisse in unserem Labor weisen auf eine Beteiligung eines G-Protein/cAMP-abhängigen Signaltransduktionsweges hin, der näher untersucht werden soll. Darüberhinaus zeigten ein Protein, das eine PAS-Domäne enthält, sowie ein weiteres mit einer CAAX-Domäne einen Einfluß auf die Transkription der Zellulasegene. Daher sollen die entsprechenden Gene charakterisiert und die relative Abfolge der verschiedenen Gene und die zelluläre Lokalisierung von Schlüsselproteinen innerhalb der Pilzzelle bestimmt werden.Die Kenntnis dieser Signalübertragungskaskade wird nicht nur zur Verbesserung der biotechnologischen Anwendung dieses Pilzes beitragen, sondern auch die Entwicklung von Holzschutzmitteln und Agenzien gegen pflanzenpathogene Pilze unterstützen .

Arten der Pilzgattung Trichoderma sind Saprophyten und ihre zugehörigen Hauptfruchtformen holzabbauende und nekrotrophische Askomyzeten der Gattung Hypocrea. Man nimmt an, dass es durch die Evolution zu einer Anpassung von vormals Parasitismus an holzabbauenden Basidiomyzeten an die Verwertung teilweise abgebauten Holzes gekommen ist. In der Natur treffen diese Organismen also auf ein breites Spektrum von Polysacchariden, wobei hier Zellulose einen bedeutenden Anteil an der Gesamtmasse darstellt. Weiters spielen Trichoderma spp. eine wichtige Rolle beim Abbau von Zellulose im Erdreich. Hypocrea jecorina (die pantropische Hauptfruchtform des imperfekten Pilzes Trichoderma reesei) ist der bedeutendste Zelluloseabbauer innerhalb seiner Gattung. Trichoderma reesei wurde im Südpazifik während des zweiten Weltkrieges isoliert, wo man auf den Pilz aufmerksam wurde, weil er Bekleidung und Zelte zerstörte. Erst in den späten 1960er Jahren wurde seine Potential als industrieller Produzent von Zellulasen erkannt. Die industrielle Bedeutung der Enzymmischung aus Exoglukanasen, Endoglukanasen und ß-Glukosidase führte zu einer eingehenden Erforschung der biochemischen Eigenschaften, der dreidimensionalen Proteinstrukturen und der Reaktionsmechanismen einiger dieser Proteine. Neben den Untersuchungen zur Enzymatik des Zelluloseabbaus besteht ebenso Interesse an der Aufklärung der Regulation der Synthese dieser Enzyme. Dieses Wissen ist zum Verständnis der Physiologie des Organismus unerlässlich und ermöglicht die Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Enzymproduktion durch den Einsatz geeigneter Medien und rekombinanter Organismen und um Zellulasepromotoren für die Überexpression heterologer Proteine in Trichoderma zu nutzen. Im vorliegenden Projektantrag werden wir die Mechanismen untersuchen, durch die das unlösliche Molekül Zellulose dem Pilz Trichoderma reesei seine Anwesenheit signalisiert. Vorläufige Ergebnisse in unserem Labor weisen auf eine Beteiligung eines G-Protein/cAMP-abhängigen Signaltransduktionsweges hin, der näher untersucht werden soll. Darüberhinaus zeigten ein Protein, das eine PAS-Domäne enthält, sowie ein weiteres mit einer CAAX-Domäne einen Einfluss auf die Transkription der Zellulasegene. Daher sollen die entsprechenden Gene charakterisiert und die relative Abfolge der verschiedenen Gene und die zelluläre Lokalisierung von Schlüsselproteinen innerhalb der Pilzzelle bestimmt werden. Die Kenntnis dieser Signalübertragungskaskade wird nicht nur zur Verbesserung der biotechnologischen Anwendung dieses Pilzes beitragen, sondern auch die Entwicklung von Holzschutzmitteln und Agenzien gegen pflanzenpathogene Pilze unterstützen.