Schimmelpilze: Dunkelheit fördert Sex und Giftstoff-Produktion
Licht synchronisiert unterschiedliche zelluläre Prozesse
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Die Aspergillen von A. nidulans werden auch "Gießkannenschimmel" genannt (Foto: Uni Göttingen) |
Göttingen (pte016/13.06.2008/11:15) Ein internationales Forscherteam, dem auch eine Gruppe der Georg-August-Universität Göttingen angehört, ist wichtigen zellulären Prozessen in Schimmelpilzen auf die Spur gekommen: Demnach wird die Bildung krebserregender Giftstoffe bei den Pilzen durch einen "lichtempfindlichen" Eiweiß-Komplex der Zellen gesteuert. Dabei ist die Produktion von Toxinen an sexuelle Entwicklungsprozesse der Pilze gekoppelt, die in erster Linie in der Dunkelheit ablaufen. Die Wissenschaftler konnten auch den zugrunde liegenden molekularen Mechanismus entschlüsseln, berichten sie im Wissenschaftsmagazin Science.
Die neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse sind vor allem für die Pharmazie von großer Bedeutung, denn Schimmelpilze spielen auch bei der Entwicklung von neuen Medikamenten eine entscheidende Rolle. Das Göttinger Wissenschaftlerteam um Gerhard Braus vom Zentrum für Molekulare Biowissenschaften http://www.gwdg.de/~molmibio hatte für die Untersuchung den genetisch gut manipulierbaren Pilz Aspergillus nidulans ausgewählt. Dieser Pilz produziert unter Ausschluss von Licht vermehrt den toxischen Stoff Sterigmatocystin, der zu den stärksten Krebserregern der Erde zählt. Im Dunkeln durchläuft der im Boden lebende A. nidulans gleichzeitig den sexuellen Entwicklungszyklus, was zur Bildung von Fruchtkörpern für die Fortpflanzung führt. Unter Lichteinfluss werden dagegen asexuelle Sporen und weniger Toxin produziert. Bisher war allerdings nicht bekannt, wie die Toxinproduktion und die Pilzentwicklung miteinander gekoppelt sind. Die Arbeitsgruppe um Braus hat nun aufgeklärt, wie diese unterschiedlichen zellulären Prozesse durch Licht synchronisiert werden.
Die Forscher haben dazu einen besonderen Eiweiß-Bestandteil der Zelle - das so genannte Velvet-Protein - gentechnisch so mit einer Markierung versehen, dass damit gleichzeitig Interaktionspartner dieses Proteins "gereinigt" und identifiziert werden konnten. Mit dem Wechselspiel dieser Komponenten konnten die Wissenschaftler zeigen, dass das Velvet-Protein im Dunkeln jeweils einen zentralen Regulator der Toxinproduktion und der sexuellen Entwicklung im Zellkern des Pilzes wie eine Brücke zu einem aktiven Komplex verbindet. Licht hingegen verhindert, dass das Protein in den Kern eindringen kann und unterbindet damit die Komplexbildung. "Fehlt das Velvet-Protein vollständig, dann zeigen die Pilzkolonien der Aspergillen ein samtähnliches Aussehen, können nicht mehr zwischen Licht und Dunkelheit unterscheiden und produzieren kaum Toxin", so Braus. "Da Pilze eine Vielzahl biologischer Wirkstoffe produzieren, ist das Verständnis dieser Zusammenhänge eine wichtige Voraussetzung, um diese Pilzprodukte für Anwendungen in Medizin und Pharmazie nutzbar zu machen."
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