Polyphasische taxonomische Revision der Mucoraceae (Mucoromycotina)

• Antragstellerin: Dr. Grit Walther
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252281572

Die Mucoraceae (Mucorales, Mucoromycotina) gehören zu einer phylogenetisch alten Gruppe niederer Pilze, die früher als Zygomyceten bezeichnet wurde. Zu ihnen gehören überwiegend schnellwachsende, saprotrophe Pilze, die als Pioniere jede Art von feuchtem organischem Material besiedeln und einen permanenten Bestandteil der menschlichen Umgebung darstellen. Einige Arten werden für Biotransformationen und die Produktion von Enzymen und organischen Säuren eingesetzt. In Asien und Afrika werden sie seit Jahrhunderten zur Fermentierung traditioneller Lebensmittel verwendet. Mucoraceae können jedoch bei Patienten mit eingeschränkter Immunfunktion lebensbedrohliche Infektionen (Mucormykosen) hervorrufen. Im letzten Jahrzehnt kam es zu einem alarmierenden Anstieg von Mucormykosen, der wahrscheinlich durch die Zunahme von Risikofaktoren wie Diabetes, der Langzeit-Einnahme von Steroiden oder Transplantationen verursacht wurde. Derzeit zählen Mucormykosen zu den dritthäufigsten invasiven Pilzinfektionen. Sie haben meist einen dramatischen Verlauf und eine hohe Mortalitätsrate. Eine frühe und zuverlässige Diagnose ist daher ausschlaggebend für einen positiven Ausgang. Allerdings ist ihre derzeitige Klassifikation ausgesprochen künstlich und fehlerhaft, was eine zuverlässige, DNA-basierte Diagnostik erschwert. Mucor, die artenreichste Gattung der Mucoraceae ist polyphyletisch, und mehrere Arten bilden Artkomplexe mit unklaren Artgrenzen. Das Ziel des Projektes ist daher eine moderne taxonomische Überarbeitung der Mucoraceae und die Verbesserung ihrer Diagnostik. Die neue Klassifikation wird auf Multi-Locus-Phylogenien, morphologischen und physiologischen Merkmalen und Kreuzungstests basieren. Da die konventionellen phylogenetischen Marker in den Mucoraceae Paraloge besitzen, werden neue Marker verwendet, die anhand von Genomanalysen ausgewählt werden. Neben den klassischen morphologischen Merkmalen werden auch pathogenitätsrelevante Eigenschaften wie Thermotoleranz und Dimorphismus untersucht. Erstmalig wird das Hefestadium in eine taxonomische Studie der Mucorales einbezogen. Für Hinweise zu den biologischen Artgrenzen werden Kreuzungstests durchgeführt. Die neuen taxonomischen Konzepte werden in einer öffentlich zugänglichen ITS-Sequenz-Datenbank verwendet, um die Unzulänglichkeiten der molekularen Artbestimmung mittels BLAST-Suche in GenBank zu vermeiden, und eine zuverlässige Bestimmung für jedermann, auch ohne Vorkenntnisse, zu ermöglichen. Die nicht-DNA-basierte Diagnostik wird verbessert, indem für alle klinisch relevanten Arten und deren Schwesterarten MALDI-ToF-Profile erstellt werden. Phenotypische Merkmale werden in einen Bestimmungsschlüssel umgesetzt, der es auch klinischen Laboren ohne Zugang zu molekularen Techniken erlaubt, pathogene Mucorales korrekt zu identifizieren. Die Daten zu Dimorphismus und Thermotoleranz ermöglichen erstmalig eine Risikobewertung hinsichtlich des pathogenen Potentials der Mucoraceae-Arten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen