ALVA-Forschungspreis 2016

Schwarze Pilze gehören zu den stresstolerantesten Organismen auf der Erde. Sie sind durch die typische Beschaffenheit ihres Habitats gegen verschiedene Stressfaktoren resistent.

In dieser Studie wurde Proteomik von mikrokolonialen schwarzen Pilzen und pathogenen schwarzen Hefen durchgeführt um die Auswirkung von Temperatur auf die Proteinexpression zu evaluieren und temperaturgesteuerte Proteine zu entschleiern. 2D-Proteinbandenmuster von Knufia perforans, Exophiala jeanselmei und von Friedmanni-omyces endolithicus wurden mit dem mesophilen Hyphomycet Penicillium chrysogen-um verglichen.
Während P. chrysogenum die höchste Zahl an Proteinen bei 40°C und die niedrigste bei 1°C exprimierte und somit einen sichtbaren Hinweis auf Temperatur-abhängigkeit gezeigt hat, verringerte sich die Anzahl der exprimierten Proteine bei schwarzen Pilzen, als dieser Temperaturen von weit über dem optimalen Wachstum ausgesetzt wurden. Dieses Phänomen weist wahrscheinlich auf eine Herabregulierung von metabolischen Prozessen hin.

Bei 1°C stieg die Zahl der Proteine bei schwarzen Pilzstämmen an. Die Ergebnisse unserer Studie zeigen, dass schwarze Pilze eine andere Strategie verwenden als der Hyphomycet P. chrysogenum um die nicht optimalen Temperaturen zu bewältigen.

2D-DIGE wurde verwendet um die Charakterisierung der temperaturabhängigen Veränderungen in der Gesamtproteinexpression der schwarzen Hefe Exophiala dermatitidis, die Primär- und Sekundärinfektionen sowohl in immungeschwächten als auch in gesunden menschlichen Wirten verursacht, zu untersuchen. Drei Inkubationstemperaturen (37, 45, 1°C) und zwei Zeitspannen (1 Std., 1 Woche) wurden ausgewählt um unterschiedliche Umweltbedingungen zu simulieren und um die Auswirkungen der kurz- und langfristigen Expositionen zu bewerten. Zweiunddreißig unterschiedliche Proteine wurden mittels Massenspektrometrie identifiziert. Informationen über Proteinfunktionen, Lokalisierung und Metabolisierungswege wurden zugeordnet.

Interessanterweise wurde bei 45°C keine signifikante Stressreaktion festgestellt, wodurch, bei 1°C, eine allgemeine Senkung des Metabolismus erreicht wurde. Unsere Ergebnisse lassen darauf schließen, dass unter erhöhten Temperaturen eine Feinregulation der Proteinexpression stattfindet, insbesondere bei Proteinsets, die in  entscheidenden biologischen Prozessen involviert sind und das Zellüberleben und -erhaltung sicherstellen.

Wie bei schwarzen Pilzen, die sich auf Steinen ansiedeln, könnte das hohe Anpassungs-vermögen von E. dermatitidis gegenüber verändernden Wachstumsbedingungen an einem Proteinrepertoire liegen, das sich entwickelt hat um Toleranz zu erreichen.