Die Untersuchung der biologischen Funktion des antifungalen Proteins AnAFP aus Aspergillus niger im systembiologischen Ansatz

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Vera Meyer
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 404869152

Das Ziel des Antrags ist es den molekularen Mechanismus derendogenen Funktion von AnAFP in A. niger zu verstehen. Bisher istfast nichts über die endogene biologische Funktion von Cysteinstabilisiertenantimikrobiellen Peptiden (AFPs) aus filamentösenPilzen bekannt. Die Kenntnis der genetischen, molekularen undevolutionären Grundlagen von AFPs aus Pilzen ist notwendig um zuverstehen, ob ihre Funktion in erster Linie der Verteidigung dient oderdem Wachstum und der Entwicklung des Pilzes. Bisher konnten wirzeigen, dass die Expression von anafp parallel zur Expression vonautophagischen Proteinen und Prozessen stattfindet sowie speziell inhoch vakuolisierten Kompartimenten des vegetativen Myzels, welchesmittels Autophagie zwecks Nährstoffrecyclings abgebaut wird. DaAnAFP membranaktiv ist und eine subtile, aber tödlicheZellwandstress-provozierende Aktivität auf A. niger besitzt, vermutenwir, dass das Protein eine Funktion während autophagischerProzesse erfüllt um das Überleben von A. niger beiKohlenstoffmangel zu sichern. Diese Hypothese gilt es zu überprüfen.Dafür werden wir modernste Techniken und Methoden anwenden,welche in unserem Labor erfolgreich für A. niger etabliert wurden, wiez.B. Werkzeuge der Systembiologie, der synthetischen Biologie, derkontrollierten Bioreaktorkultivierung zur physiologischenCharakterisierung, der konfokalen Fluoreszenzmikroskopie zurLokalisierung von AnAFP und GFP-markierten Organellen währendAutophagie sowie der Transmissionselektronenmikroskopie um diezelluläre Ultrastruktur von A. niger nach AFP-Exposition zubetrachten. Mit unserer geplanten umfassenden Herangehensweise,welche in vier Arbeitspakete (WP) strukturiert ist, kann die Rolle vonAnAFP für A. niger im Detail untersucht werden. Dabei sollen diefolgenden vier Zwischenziele erreicht werden: -Verständnis desMechanismus der zeitlich und quantitativ kontrollierten Expressionvon AnAFP -Feststellung der Bedeutung von AnAFP für dasÜberleben der Zelle und / oder den Zelltod -Bestimmung vonzellulären Zielen von AnAFP und Identifikation von AnAFPProteininteraktionspartnern-Identifizierung des AnAFP-Coexpression-Gennetzwerks Das übergeordnete Ziel dieses Antrags ist das Verständnis der Mechanismen der AnAFP-bezogenen Prozesse, welche das Gleichgewicht zwischen Zellfunktion und Zelldysfunktion bzw. zwischen Überleben der Zellen und ihrem Zelltod bestimmen.Das Verständnis dieser Wege und Prozesse, welche die Gratwanderung zwischen Überleben und Tod gewährleisten, wird einerseits schließlich zur Identifikation einer "Achillesferse" von A.niger führen und somit die Möglichkeit für eine gezielte Intervention gegen A. niger selbst bzw. gegen verwandte pathogene Pilze aus der Gattung Aspergillus schaffen. Andererseits, lassen sich neue Ansatzpunkte zur Verbesserung des Wachstums von A. niger während Kohlenstoffmangels ableiten, wodurch die Produktivität dieser Zellfabrik während der industriellen Fermentation erhöht werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen