Forschung

1) Forschungskontext / theoretischer Rahmen Der Kohäsinkomplex vermittelt die vorübergehende Bindung der Schwesterchromatiden, um eine ordnungsgemäße Trennung der Chromosomen sicherzustellen. Das Sororin-Protein stabilisiert das Kohäsin auf dem Chromatin und ermöglicht es die Kohäsion der Schwesterchromatiden von der S-Phase bis zum Beginn der Anaphase aufrechtzuerhalten. Obwohl Sororin ein wichtiger Regulator des Kohäsins in tierischen Zellen ist, ging man davon aus, dass Sororin in niederen Eukaryoten nicht vorhanden ist. 2) Hypothese / Forschungsfragen / Ziele Unsere aktuellen Daten deuten darauf hin, dass Sororin auch in der Spalthefe Schizosaccharomyces pombe vorkommt. Wir haben ein bisher nicht charakterisiertes S. pombe-Protein namens Sor1 identifiziert, das Ähnlichkeiten mit bekannten Sororin-Proteinen aufweist. Unsere aktuellen Ergebnisse stehen im Einklang mit der Annahme, dass Sor1 das Kohäsin in Spalthefen reguliert, jedoch ist die Funktion von Sor1 noch unklar. Das Ziel dieses Projekts ist es, die Hypothese zu überprüfen, dass dieses Protein ein funktionelles Homolog von Sororin in der Spalthefe S. pombe ist. 3) Ansatz / Methoden Die phänotypische Analyse soll zeigen, ob das Fehlen von S. pombe Sor1 zu einem Phänotyp führt, der mit Defekten in der Regulation der Cohesin-Funktion übereinstimmt. Biochemische Experimente werden die physikalischen Wechselwirkungen zwischen S. pombe Sor1 und Cohesin sowie deren Lokalisierung auf Chromatin analysieren. 4) Grad der Originalität/Innovation Bis vor kurzem herrschte in diesem Forschungsbereich Einigkeit darüber, dass Sororin nur in Metazoen vorkommt und dass niedere Eukaryoten auf andere Mechanismen zurückgreifen, die die Funktion von Sororin ersetzen. Daher kann die Identifizierung von Sororin in Hefen als Durchbruch angesehen werden, der einen wichtigen Einfluss auf zukünftige Studien zur Kohäsin- und Chromosomenbiologie haben wird. 5) Beteiligte Hauptforscher Als Hauptforscher dieses Förderantrags wird Dr. Juraj Gregan für das Projektmanagement verantwortlich sein und auch die experimentellen Arbeiten durchführen.

Selbstresistenz in Trichothecene-produzierenden Pilzen Mykotoxine der Klasse der Trichothecene inhibierend die eukaryotische Proteinbiosynthese und sind daher toxisch für Mensch und Tier, für Pflanzen aber auch für Pilze. Einige Arten wie Trichothecium roseum (Erreger der Trauben-Trockenfäule) oder Trichoderma Arten (T. brevicompactum) produzieren große Mengen der stark fungitoxischen Substanzen Trichothecin und Trichodermin. Ziel des Projekte ist es Mechanismen aufzuklären, die es den toxin-produzierenden Pilzen ermögliche resistent gegen ihr eigenes Toxin zu sein. Mehrere Hypothese sollen getestet werden. Eine ist, dass diese Pilze insensitive Ribosomen aufweisen, da sie Aminosäureänderungen im Angriffsort, dem Ribosomalen Protein RPL3 aufweisen, so wie für resistente Mutanten der Bäckerhefe beschrieben. Das soll durch Ersatz des (essentiellen) Hefegens durch die Orthologen aus Pilzen getestet werden. Eine alternative Hypothese ist dass adaptiv bestimmte ribosomale Komponenten (ribosomale RNA oder Proteine) in einer S-Adenosylmethionin-abhängigen weise modifiziert werden. Zwei Kandidatengene für Methyltransferasen sollen getestet werden. Eine weiter Hypothese ist, dass die resistenten Pilze in der Lage sind, das wieder zurück in die Zelle eindringend Toxin chemisch zu entgiften. Eine GST aus Fusarium graminearum, die den Epoxid von Trichothecenen öffnen kann und transformierte Bäckerhefe gegen Trichothecin und Trichodermin schützt, soll characterisiert werden.

Forschungskontext: Lytische Polysaccharid-Monooxygenasen (LPMOs) sind leistungsstarke Enzyme, die glykosidische Bindungen in Polysacchariden oxidativ spalten und so die Aktivität bekannter hydrolytischer Depolymerisationsenzyme steigern. An diesem Prozess sind molekularer Sauerstoff/Wasserstoffperoxid und ein Elektronendonor beteiligt, beispielsweise Enzyme der GMC-Oxidoreduktase-Familie (z. B. Cellobiose-Dehydrogenase), kleinmolekulare Reduktionsmittel oder photoaktive Pigmente. Clonostachys rosea (Hypocreales, Ascomycota) ist ein filamentöser Pilz, der lebende Pflanzen als Endophyt besiedelt und andere Pilze parasitiert und tötet (nekrotropher Mykoparasit). Bei der Sequenzierung der C. rosea-Genome wurde festgestellt, dass die Genfamilie, die LPMOs (AA9) kodiert, sowie die GMC-Oxidoreduktase-Familie (AA3) deutlich erweitert sind. Im Gegensatz dazu weisen die Genome der saprotrophen und mykoparasitären Trichoderma-Arten (ökologisch sehr ähnlich zu C. rosea) eine deutlich geringere Anzahl von AA9- und AA3-Genen auf. Forschungsziele: Wir wollen die katalytischen Aktivitäten und Substratspezifitäten der neuartigen LPMOs von C. rosea aufklären, neue Struktur-Funktions-Aspekte in Kombination mit biochemischen Charakterisierungen identifizieren und ihre Synergien mit anderen nativen Enzymen von C. rosea, wie z. B. GMC-Oxidoreduktasen, untersuchen.