Untersuchung der phytochromabhängigen Signaltransduktion in Aspergillus nidulans

• Antragsteller: Professor Dr. Reinhard Fischer
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322771870

Die beiden Pilze Aspergillus nidulans und Alternaria alternata verwenden Phytochrome, um auf Rotlicht zu reagieren. Eine Signaltransduktionskaskade, die zur differenziellen Expression von mehr als 1000 Genen nach 15-minütiger Belichtung führt, erfolgt über den HOG Weg. In der vorangegangenen Förderperiode haben wir die transkriptionellen Änderungen nach Belichtung beschrieben und neue Funktionen für Phytochrom in der Dunkelrotlicht- und in der Blaulichtwahrnehmung entdeckt. In A. alternata ist es uns gelungen, eine lange bestehende Frage nach der Öffnung eines Hämringes zur Bildung des Phytochromchromophors zu lösen und zwei Hämoxygenasen zu charakterisieren. In A. nidulans ist die Frage immer noch ungelöst. Interessanter Weise, lokalisierten beide A. alternata Hämoxygenasen an Mitochondrien, wo sie mit Phytochrom einen transienten Proteinkomplex bilden, bis das Phytochrom mit Chromophor beladen ist. Im jetzt vorgelegten Antrag schlagen wir vor, die Rolle des C-Terminus von HoxA für die Mitochondrienassoziation zu untersuchen und den Elektronendonor für die Reaktion zu identifizieren. Ferredoxin und Cytochrome P450 sind dazu gute erste Kandidaten. In Vorarbeiten haben wir gefunden, dass auch der C-Terminus von HoxB eine funktionelle Rolle spielt, indem er verhindert, dass das Protein in Zellkerne importiert wird. Eine verkürzte HoxB Variante akkumulierte effizient in Zellkernen. Wir haben Hinweise, dass HoxB an einer phytochromunabhängigen Streßantwort beteiligt ist. Diese offensichtlich neue Funktion der Hämoxygenase soll untersucht werden, indem eine Interaktion mit „Stress“-Transkriptionsfaktoren analysiert und transkriptionelle Änderungen nach Überexpression des verkürzten Proteins studiert werden. Die Charakterisierung der Hämoxygenasen in A. alternata eröffnet jetzt auch die Möglichkeit ein entsprechendes Protein in A. nidulans zu finden. Da im Genom keine sequenzähnlichen Proteine identifiziert werden konnten, erwarten wir ein neues, ungewöhnliches Enzym. In der vorherigen Förderperiode haben wir auch Methoden zur Herstellung großer Mengen der Phytochrom-photosensorischen Domäne oder des Vollängenphytochroms etabliert. Diese Proteine sollen jetzt für spektroskopische und kristallographische Experimente in Zusammenarbeit mit P. Hildebrandt und P. Scherer (Berlin) verwendet werden. Außerdem möchten wir die Rolle verschiedener, kritischer Aminosäuren in Phytochrom hinsichtlich einer funktionellen Rolle oder einer Beteiligung in der Auslösung von Konformationsänderungen, untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen