Die Rolle des evolutionär konservierten Transkriptionsfaktors PRO44 in der multizellulären Entwicklung von Pilzen

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Minou Nowrousian
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545079769

Ziel des Projekts ist es, die Rolle des evolutionär konservierten Transkriptionsfaktors PRO44 in der Regulation der zeitlich-räumlichen Koordination von Entwicklungsvorgängen während der Fruchtkörperentwicklung von Pilzen zu untersuchen. In früheren Untersuchungen verschiedener Forschungsgruppen konnte bereits gezeigt werden, dass der Transkriptionsfaktor PRO44 in mehreren Ascomyceten und einem Basidiomyceten essentiell für diesen Prozess ist. Bei den Fruchtkörpern der Asco- und Basidiomyceten handelt es sich um komplexe, dreidimensionale Strukturen, die zur Produktion und Verbreitung der sexuellen Sporen dienen. In dem Ascomyceten Sordaria macrospora führt eine Deletion des pro44-Gens nicht nur zu einem Block in frühen Stadien der Fruchtkörperentwicklung, sondern auch die Anordnung der Fruchtkörper innerhalb des Myzels ist gestört, da die Fruchtkörper in der Mutante im Agar gebildet werden, während der Wildtyp sie ausschließlich auf der Agar-Oberfläche bildet. Bisher wurde allerdings noch nicht geklärt, ob die DNA-Bindedomäne und/oder weitere konservierte Bereiche des PRO44-Proteins für die Funktionen von PRO44 essentiell sind. Ein Ziel des Projekts ist daher die Analyse verschiedener Mutationen des Gens in Bezug auf die Komplementation der Entwicklungsphänotypen der pro44-Mutante. In vorigen Projekten konnten wir zeigen, dass die Transkription des pro44-Gens in jungen Fruchtkörpern im Vergleich zum vegetativen Myzel hochreguliert ist, und dass das PRO44-Protein vor allem in der äußeren Hülle von jungen Fruchtkörpern vorliegt. Eine Hypothese ist daher, dass PRO44 das Transkriptom der sich entwickelnden Fruchtkörper reguliert und dadurch die Differenzierung zum reifen Fruchtkörper ermöglicht. Vorherige Transkriptomanalysen wurden u.a. mit jungen Fruchtkörpern durchgeführt, allerdings bestehen die Fruchtkörper aus unterschiedlichen Zelltypen, weswegen der Gesamt-Transkriptom-Ansatz nur wenig Informationen über die genaue Rolle von PRO44 in den Entwicklungsprozessen innerhalb des Fruchtkörpers lieferte. Eines der Ziele des geplanten Projekts ist daher die Etablierung von single cell transcriptomics für S. macrospora, um Transkriptome in verschiedenen Zelltypen des Fruchtkörpers analysieren zu können. Single cell transcriptomics soll auf den Wildtyp und die pro44-Mutante angewandt werden, um Unterschiede in der Genexpression in verschiedenen Zelltypen in Abhängigkeit von pro44 untersuchen zu können. Das S. macrospora-PRO44-Protein bildet Homodimere, während aus dem Ascomyceten Neurospora crassa bekannt ist, dass das entsprechende PRO44-Ortholog mit einem anderen Transkriptionsfaktor, FF-7, interagiert. Da es durchaus möglich ist, dass die Rolle von PRO44 in unterschiedlichen Prozessen wie der räumlichen Anlage von Fruchtkörpern im Myzel und der anschließenden Reifung der Fruchtkörper durch Interaktion mit verschiedenen Interaktionspartnern vermittelt wird, ist ein drittes Ziel des Projekts die Identifikation (weiterer) Interaktionspartner.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen