Extracellular matrix proteins in growth and fruiting body development of straw and wood degrading basidiomycetes : Dissertation Georg-August-Universität, Göttingen, Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie
Fruchtkörper des Homobasidiomyzeten Coprinopsis cinerea sind komplexe multizelluläre Strukturen, deren Hyphen sich in definierter Weise zu gewebeartigen Verbänden eng aneinander anlagern. Die extrazelluläre Matrix (ECM), die die Hyphen umgibt, trägt zum Anhaften von Hyphen an Oberflächen, zu zellulären Interaktionen und zur Kommunikation zwischen Zellen bei. Hydrophobine und Galektine präsentieren wichtige Gruppen von ECM-Proteinen mit potentiellen Rollen in der Fruchtkörperentwicklung. Die fruchtkörperspezifischen Galektine Cgl1 und Cgl2, ß-Galactoside-bindende Lektine, dienten als molekulare Marker für die ersten Stadien in der Fruchtkörperbildung, i.e. primäre und sekundäre Hyphenknoten (kleine lockere, bzw. kompakte dreidimensionale globuläre Hyphenaggregate). Die Vorgänge bei der Entwicklung von primären Hyphenknoten wurde über die Zeit beobachtet und Effekte von Licht auf den Übergang zur Entwicklung von sekundären Hyphenknoten bestimmt. Das Laccasegen lcc1 von C. cinerea unter Kontrolle der Promoteren der Galektingene cgl1 und cgl2 wurde als Reportergen benutzt, um die Orte der primären und sekundären Hyphenbildung im vegetativen Myzel zu definieren. Hydrophobine sind kleine pilz-spezifische Proteine, die amphiphatische Filme ausbilden, wenn sie auf Grenzschichten wie z. B. zwischen Luft und Wasser auftreffen. Auf ihrer Oberfläche aufgelagerte Hydrophobine helfen Pilzhyphen beim Wachsen aus einer wässrigen Phase in die Luft. Hydrophobinfilme, die sich auf der Oberfläche der Fruchtkörper befinden und deren Luftkanäle auskleiden, schützen die Strukturen vor dem Eindringen von Wasser und ermöglichen einen Gasaustausch. Vier verschiedene Hydrophobine (CoH14, CoH23, CoH24 und CoH25) wurden in Fruchtkörperprimordien von C. cinerea über Proteinanalysen identifiziert. Im Genom des Pilzes wurden insgesamt 34 Hydrophobingene (coH1 bis coH34) gefunden. Mittels RT-PCR mit Gen-spezifischen Primern wurden für 29 dieser Gene Transkripte in verschiedenen Entwicklungsstadien des Pilzes (monokaryotisches Myzel, dikaryotisches Myzel, Myzel eines selbstfertilen Homokaryons) und während der Fruchtkörperentwicklung in Hüten und Stielen, bei sich entwickelnden Primordien und Fruchtkörpern, identifiziert. Die Gene coH10 und coH32 beispielsweise sind spezifisch in Myzelien aktiv und die Gene coH14, coH24 und coH25 in Fruchtkörperstrukturen. Die meisten der Gene werden aber sowohl in Myzelien als auch in Fruchtkörperstrukturen transkribiert. Die überraschend hohe Anzahl von Hydrophobingenen in C. cinerea war Anlass, die vorhandenen Sequenzen anderer Genome von Basidiomyzeten zu untersuchen. Der Weißfäulepilz Phanerochaete chrysosporium besitzt 20 Hydrophobingene, der Ektomykorrhizapilz Laccaria bicolor 13 verschiedene Hydrophobingene und der Maispathogen Ustilago maydis zwei Hydrophobingene. Interessanterweise wurden keine Hydrophobingene im Genom des humanpathogenen Pilzes Cryptococcus neoformans gefunden. Verwandtschaftsgrade der Produkte dieser Gene wurden untersucht und im Zusammenhang mit den Orten und den Zeitpunkten ihrer Expression und ihrer Funktion diskutiert. Die dargestellten Arbeiten stellen eine Grundlage für zukünftige Forschung dar, um die physiologischen und ökologischen Funktionen und die Funktionen von Hydrophobinen bei Entwicklungsprozessen von Pilzen mit modernen molekularen Techniken einschließlich Proteomanalysemethoden zu untersuchen.
