Die Rolle einer neuen Gruppe von Chitinasen in Pilzen

Chitin, ist neben Cellulose das am häufigsten vorkommende Polysaccharid, und stellt die Hauptstrukturkomponente von Pilzzellwänden und den Exoskeletten wirbelloser Tiere dar. In der Natur hat Chitin eine kürzere Turnover-Zeit als Cellulose, und Pilze spielen beim Recycling von Chitin eine wichtige Rolle. Eine Analyse der Genome verschiedener filamentöser Pilzen zeigt, dass diese ein komplexes Enzymsystem zum Chitinabbau entwickelt haben und im Durchschnitt zwischen 10 und 25 verschiedene Chitinasen besitzen. Diese Chitinasen können verschiedene vitale Funktionen für den Pilz erfüllen wie z.B. (i) den Abbau von exogenem Chitin, (ii) die Umstrukturierung der eigenen Pilzzellwand und (iii) die Abwehr gegen andere Pilzen und Arthropoden. Bei manchen Pilzen sind diese Chitinasen auch Teil eines aktiven Angriffssystems auf andere Organismen. Beispiele hierfür sind Hypocrea/Trichoderma-Arten die anderen Pilze attackieren und vernichten können (Mykoparasitismus) oder entomopathogene Pilze, die Insekten befallen. In einer kürzlich veröffentlichten, genomweiten Studie über die Chitinasen von Hypocrea/Trichoderma konnten wir das Vorhandensein einer bisher unbekannten Gruppe von Chitinasen (Untergruppe C Chitinasen) zeigen. Dabei handelt es sich im Gegensatz zu den herkömmlichen Chitinasen um sehr große Proteine, die eine komplexe Domänstruktur aufweisen. Einzigartig ist für diese Gruppe dass sie verschiedene Kohlehydratbindungsdomänen wie LysM und Chitin bindende Domänen aufweist. In unserer Studie charakterisierten wir die erste dieser Chitinasen - chi18-10 von Hypocrea atroviridis - und konnten zeigen, dass chi18-10 stark durch Mykoparasitsmus-spezifische Wachstumsbedingungen induziert wird. Da jedoch auch andere Bodenpilze UG C Chitinasen besitzen, möchten wir in diesem Projekt der Frage nachgehen, ob sie in diesen Pilzen eine andere Funktion wie z.B. Abwehr gegen andere Pilze erfüllen und wie spezialisiert ihre Funktion in den verschiedenen zuvor erwähnten Chitin-abbauenden Prozessen ist. Das Ziel dieses Projektes ist daher, die neue Gruppe UG C von Chitinasen im Hinblick auf ihre Funktion und Relevanz in Pilzen zu studieren. Aspekte, die in diesem Projekt betrachtet werden sind die Evolution und Biodiversität von UG C Chitinasen in Pilzen mit verschiedenen, spezialisierten Lebensräumen, die Regulation dieser Chitinasen und ihre exakte Rolle für den Pilz. Ein Hauptaugenmerk unserer Untersuchung liegt auch auf einer Charaktersierung der biochemischen Eigenschaften dieser für die UG C Chitinasen charakteristischen Kohlehydratbindungsdomänen. Dieses Projekt soll zum generellen Verständnis der Bedeutung von Chitinasen für Pilze und ihrer Rolle im Ökosystem beitragen.

Chitin, ist neben Cellulose das am häufigsten vorkommende Polysaccharid, und stellt die Hauptstrukturkomponente von Pilzzellwänden und den Exoskeletten wirbelloser Tiere dar. In der Natur hat Chitin eine kürzere Turnover-Zeit als Cellulose, und Pilze spielen beim Recycling von Chitin eine wichtige Rolle. Eine Analyse der Genome verschiedener filamentöser Pilzen zeigt, dass diese ein komplexes Enzymsystem zum Chitinabbau entwickelt haben und im Durchschnitt zwischen 10 und 25 verschiedene Chitinasen besitzen. Diese Chitinasen können verschiedene vitale Funktionen für den Pilz erfüllen wie z.B. (i) den Abbau von exogenem Chitin, (ii) die Umstrukturierung der eigenen Pilzzellwand und (iii) die Abwehr gegen andere Pilzen und Arthropoden. Bei manchen Pilzen sind diese Chitinasen auch Teil eines aktiven Angriffssystems auf andere Organismen. Beispiele hierfür sind Hypocrea/Trichoderma-Arten die anderen Pilze attackieren und vernichten können (Mykoparasitismus) oder entomopathogene Pilze, die Insekten befallen. In einer kürzlich veröffentlichten, genomweiten Studie über die Chitinasen von Hypocrea/Trichoderma konnten wir das Vorhandensein einer bisher unbekannten Gruppe von Chitinasen (Untergruppe C Chitinasen) zeigen. Dabei handelt es sich im Gegensatz zu den herkömmlichen Chitinasen um sehr große Proteine, die eine komplexe Domänstruktur aufweisen. Einzigartig ist für diese Gruppe dass sie verschiedene Kohlehydratbindungsdomänen wie LysM und Chitin bindende Domänen aufweist. In unserer Studie charakterisierten wir die erste dieser Chitinasen - chi18-10 von Hypocrea atroviridis - und konnten zeigen, dass chi18-10 stark durch Mykoparasitsmus-spezifische Wachstumsbedingungen induziert wird. Da jedoch auch andere Bodenpilze UG C Chitinasen besitzen, möchten wir in diesem Projekt der Frage nachgehen, ob sie in diesen Pilzen eine andere Funktion wie z.B. Abwehr gegen andere Pilze erfüllen und wie spezialisiert ihre Funktion in den verschiedenen zuvor erwähnten Chitin-abbauenden Prozessen ist. Das Ziel dieses Projektes ist daher, die neue Gruppe UG C von Chitinasen im Hinblick auf ihre Funktion und Relevanz in Pilzen zu studieren. Aspekte, die in diesem Projekt betrachtet werden sind die Evolution und Biodiversität von UG C Chitinasen in Pilzen mit verschiedenen, spezialisierten Lebensräumen, die Regulation dieser Chitinasen und ihre exakte Rolle für den Pilz. Ein Hauptaugenmerk unserer Untersuchung liegt auch auf einer Charaktersierung der biochemischen Eigenschaften dieser für die UG C Chitinasen charakteristischen Kohlehydratbindungsdomänen. Dieses Projekt soll zum generellen Verständnis der Bedeutung von Chitinasen für Pilze und ihrer Rolle im Ökosystem beitragen.