Tryptophan-abhängige Pigmentbildung bei Ustilago maydis sowie der Mutante UV31 im Vergleich zu Malassezia furfur

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Im Jahr 2000 konnte in Untersuchungen von Begerow und Bauer die phylogenetische Verwandtschaft des humanpathogenen M. furfur zu den phytopathogenen Brandpilzen festgestellt werden. Um die Verwandtschaft näher zu untersuchen und gegebenenfalls Informationen über den evolutionsgeschichtlichen Hintergrund von M. furfur zu gewinnen, wurde der am weitesten erforschte Brandpilz U. maydis in dieser Arbeit näher untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass U. maydis unter Gabe von TRP als alleiniger Stickstoffquelle auch ein braunes Pigment produziert. Dieses Phänomen war erstmals bei M. furfur beschrieben worden. Die genauere Untersuchung des Rohextraktes erbrachte den Nachweis der ebenfalls bei M. furfur unter den gleichen Bedingungen erstmalig entdeckten Indolderivate Pityriarubin B, Pityriarubin C, Malasseziaindol A, Pityriaanhydrid sowie den UV-Filter Pityriacitrin. Die Funktion des Pityriacitrins konnte bei M. furfur schon mehrfach von Mayser et al (1998, 2002, 2003) nachgewiesen werden. Daher erfolgte auch eine Untersuchung des bei U. maydis gewonnenen Pityriacitrin-haltigen Rohextraktes. In mehreren Versuchen mit verschiedenen einmaligen UV-A (100 J/cm², 200 J/cm²) und UV-B (500 mJ/cm², 1000 mJ/cm², 2000 mJ/cm²) Expositionen konnte gezeigt werden, dass U. maydis, der mit TRP angezüchtet worden war, wesentlich strahlenunempfindlicher war, als mit ARG angezüchtete U. maydis Kulturen. Dies galt insbesondere für die Betrahlungen mit UV-A 100 J/cm² (absolut p=0,108; relativ p=0,09) sowie UV-B 500 mJ/cm² (absolut p=0,01; relativ p=0,002) und 1000 mJ/cm² (absolut p=0,993; relativ p=0,003). Bei Bestrahlungen mit UV-A 200 J/cm² sowie UV-B 2000 mJ/cm² kam es sowohl bei mit TRP als auch mit ARG angezüchteten U. maydis Kulturen zu keinerlei Wachstum. Desweiteren wurde eine Mutante (UV31) des U. maydis Wildtypes untersucht, die unter Gabe von TRP als alleiniger Stickstoffquelle nur sehr wenig Pigment produzierte. Die Untersuchung des Rohextraktes zeigte dann, dass das Pityriacitrin verstärkt produziert wurde, wohingegen die Pityriarubine sowie das Pityriaanhydrid nicht nachweisbar waren. Damit ist davon auszugehen, dass ein für den TRP-abhängigen Sekundärmetabolismus wichtiges Gen bei der Mutante getroffen wurde. Die Bedeutung des UV-Schutzes könnte durch starke UV-Exposition und damit erhöhtem Bedarf an UV-protektiven Maßnahmen im Laufe der Evolution bedingt sein. Dem UV-Schutz scheint dabei eine essentielle Rolle zuzukommen, wie auch die vermehrte Produktion in UV31 zeigt. Außerdem wird eine Funktion der gebildeten Substanzen als Schutz vor oxidativem Stress angesehen, ähnlich den Flavonoiden und Carotinoiden bei den Pflanzen, wobei bereits von Kim et al. 2001 eine Aktivitätssteigerung der Phenylalanin ammino-lyse (PAL) durch TRP bei U. maydis und einigen anderen ihm verwandten Pilzen gezeigt werden konnte. Von Pflanzen ist bekannt, dass dadurch ein Sekundärmetabolismus induziert werden kann, aus dem die Flavonoide hervorgehen, die einen Schutz vor oxidativem Stress bieten. Bei Pilzen wie U. maydis und M. furfur könnte es sich um einen ähnlichen Vorgang handeln, bei dem andere Substanzen, wie eben die Pityriarubine und das Pityriacitrin, diese Aufgabe erfüllen.

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