Trichoderma Ankyrin Domain Proteine

Trichoderma gehört zu den am häufigsten aus verschiedensten Habitaten (Boden, Holz, Wasser, künstliche Materialien) isolierten Pilzen. Jüngste, durch die Seqenzierung dreier Genome durchführbare, Analysen zeigten daß die Art Trichoderma ihrem Wesen nach mykotroph ist, im Zuge der Evolution jedoch die der Mykotrophie zugrundeliegenden Eigenschaften dazu genutzt hat auf opportunistische Weise auch mit Pflanzen, niederen Organismen und Säugetieren zu interagieren. Ebenso zeigte sich daß Trichoderma von allen Pilzen die höchste Anzahl von Ankyrin Genen aufweist, und es kliegt daher nahe einen Zusammenhang zwischen den oben angeführten Eigenschaften und dem Vorliegen der Ankyrine zu vermuten. Im vorliegenden Projekt wollen wir daher diese Hypothese überprüfen, wofür wir einen systembiologischen Ansatz (bestehend aus transkriptomischen und zellbiologischen Analysen) vorschlagen der uns zeigen sollte welche Rolle diese Ankyrine in der Physiologie von Trichoderma spielen. Da einzelne Stämme und Arten von Trichoderma vielfältig genutzt werden (Enzymproduktion, biologisches Pflanzenschutzmittel, biologischer Fertilizer, biologischer Abbau von Xenobiotika) könnten diese Ergebnisse auch entsprechende praktische Bedeutung haben.

Schimmelpilze der genus Trichoderma (Ascomycota, Hypocreales) weisen eine einzigartige Nährstoffvielfalt auf. Sie können sich von anderen Pilzen ernähren, Tiere angreifen und Pflanzenreste abbauen. Die spätere Eigenschaft ist so effizient, dass eine Spezies (T. reesei) kommerziell zur Herstellung von cellulolytischen Enzymen verwendet wird, die zur Herstellung von Biokraftstoffen und anderer Industrie benötigt werden. Im Rahmen dieses Projekts haben wir das aktuelle Wissen zur Ökologie, Physiologie und Genomik von T. reesei zusammengetragen, um eine ganzheitliche Sicht auf das natürliche Verhalten des Organismus zu vermitteln. Dies ist entscheidend für die wissenschaftlich motivierte weitere Verbesserung der biotechnologischen Anwendungen dieses Pilzes. Die Ergebnisse werden für die weitere Entwicklung hocheffizienter Enzymmischungen für die Umwandlung von Lignocellulose-Biomasse hilfreich sein. Der Kern des Projektsberichtete übereine umfangreiche Studie zurEntwicklungvon pflanzenzellwandabbauenden kohlenhydrataktiven Enzymen in Trichoderma durch den Vergleich von 9 ganzen Genomen von Trichoderma (von denen 6 im Rahmen dieses Projekts sequenziert wurden) mit 12 anderen Referenz-Hypocrealeas-Genomen. Das Hauptergebnis dieser Studie war der Nachweis des massiven lateralen Transfers von Genen, die für den Abbau von pflanzlicher Biomasse zu Trichoderma-Genomen erforderlich sind, aus Pilzen, die Trichoderma parasitieren kann. Diese aufregenden Ergebnisse erlaubten es uns, ein Konzept des Adelphoparasitismus (Parasitismus bei nahe verwandten Organismen) als wichtigen Faktor für die Architektur der Trichoderma-Genome vorzuschlagen und die Nachforschung des lateralen Gentransfers (LGT) bei Pilzen anzuregen. Wir haben auch die detaillierte evolutionäre und LGT- Bewertung aller cellulolytischen Enzyme von Trichoderma veröffentlicht, die als Referenz für Wissenschaftler dienen können, die diese Gene für industrielle Anwendungen erforschen. Anschließend wurde LGT als einer der wahrscheinlichen Gründe für die Expansion von Ankyrin- Domänen enthaltenden Proteinen in Trichoderma angenommen. Durch vergleichende Genomik im Großmaßstab haben wir die Expansion von ANKdc-Proteinen in Ankyrin-Domänen in den meisten aggressiven Trichoderma spp bestätigt. Die Erweiterung ist jedoch nicht exklusiv für Trichoderma spp. auch wenn nur die species aus der Ordnung der Hypocreales berücksichtigt werden. Alle ANKdc-Gene wurden in 18 Hypocreales-Genomen (einschließlich 10 Trichoderma spp.) Manuell erneut annotiert. Von den 2.272 ANKdc-Proteinen in den Hypocreales enthielten 1.215 Gene (53,4%) die ANK-Domäne als einzige identifizierte Domäne (reine Ankyrine). Die ANKdc-Proteine, die andere assoziierte pfam- Domänen enthalten, werden als Wirtsdomänen enthaltende ANKdc-Proteine (hdc-ANKdc-Proteine) mit 1.057 (47,6%) bezeichnet. Es wurde auch gezeigt, dass etwa 50% der Ankyrine in der Genus Trichoderma Orphome sind (alle Proteine in einem Genom / einer Genomgruppe, die keine Homologen in nahen taxonomischen Verwandten haben). Aufgrund der kohlenhydratabbauenden Enzyme von Trichoderma sind species wie T. aggressivum und T. pleuroti außerdem dafür bekannt, dass sie weltweit die Produktion von Pilzen erheblich beeinträchtigen. NRPS-Gene, die die Biosynthese von Peptaibolen,potenziellen Wachstumsinhibitoren von Pilzmycelien, ermöglichen, wurden in den Genomen dieser beiden Pilze charakterisiert. Im Gegensatz dazu wird die Eigenschaft von Trichoderma species, andere Pilze angreifen zu können, auch bei der Biokontrolle eingesetzt. Wir haben die Verwendung von T. guizhouense NJAU 4742 (Harzianum clade) zur Unterdrückung des Erregers der Bananen- Wildkrankheit Fusarium oxysporum f. sp. Cubense 4 (Foc4). In einem Buchkapitel haben wir uns außerdem mit potenziellen Vorteilen und Fallstricken bei der Anwendung mycoparasitischer Pilze zum Schutz von landwirtschaftlichen Kulturen befasst.