Synthese von Melanin und Pityriacitrin bei Exophiala dermatitidis : ein Vergleich zweier UV-protektiver Substanzen
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Zusammenfassung
Durch Zugabe von Tryptophan als alleiniger Stickstoffquelle zu einem Minimalagar konnten Mayser et al. den Hefepilz M. furfur zur Bildung von Pigmenten und Fluorochromen anregen. Es wurde eine neuartige chemische Verbindung isoliert und erstmalig beschrieben, welche einen komplexen UV-Filter darstellt. Das Indolderivat mit der Summenformel C20H13N30 wurde Pityriacitrin genannt (Mayser et al. 1998; Mayser et al. 2002). Nachdem phylogenetisch weit entfernte Pilze ebenfalls zur Pigmentproduktion angeregt werden konnten (Nies, 2006), vermuteten Mayser et al., dass der in der internationalen Literatur gut untersuchte melaninbildende Wildstamm des Schwärzepilzes Exophiala dermatitidis P202 (ATCC No. 34100) zwei verschiedene UV-Filtersysteme in seinem Genom verankert haben könnte: Melanin und die durch den neu beschriebenen Stoffwechselweg produzierten Substanzen. Durch Bestrahlung von Exophiala dermatitidis P202 und einer melaninlosen weißen Mutante Exophiala dermatitidis P201 (ATCC No. 44504) mit UVA und UVB sollten die UV-filternden Eigenschaften der neu beschriebenen Substanzen herausgestellt und mit der des Melanins verglichen werden. Die Pigmentbildung von Exophiala dermatitidis P202 wurde nach Kultivierung auf tryptophanhaltigem Minimalagar dünnschichtchromatographisch und durch die HPLC (high liquid performance chromatography) untersucht. Die pigmentbildenden Eigenschaften von P201 konnten bereits von Nies 2006 nachgewiesen werden. In 6 Einzelversuchen wurden P201 und P202 jeweils 6 Tage auf tryptophanhaltigem Minimalagar zur Bildung von Pigmenten angeregt und ebenfalls 6 Tage auf nährstoffreichem Selektiv Agar für pathogene Pilze ohne Bildung dieser Pigmente kultiviert. Die Pilze wurden abgeerntet, seine Zellen ausgezählt und in standardisierten Mengen nochmals auf Selektiv Agar weiterverimpft. Auf diesen Agarplatten wurden die Kolonien anschließend mit UVA 100, 150, 200 und 250 mJ / cm2 bzw. mit UVB 500, 1000, 1500, 2000 mJ / cm2 in einmaliger Dosis unter standardisierten Bedingungen in vitro bestrahlt. Nach 5 weiteren Wachstumstagen konnten die Pilzkolonien abgeerntet werden. Das Trockengewicht der Pilzzellen wurde bestimmt und mit Hilfe von Eichkurven in die Zellzahl umgerechnet. Die Studie ergab folgende Ergebnisse: · In dieser Studie konnte erstmals nachgewiesen werden, das Exophiala dermatitidis P202 unter bestimmten Voraussetzungen in der Lage ist, zwei unterschiedliche UV-Filter zu synthetisieren (Melanin und Pityriacitrin). Die Induzierbarkeit des neu beschriebenen Stoffwechselwegs konnte ebenfalls bei Exophiala dermatitidis P201 bestätigt werden. Bei Melanin und den gebildeten Indolderivaten konnte jeweils ein UV-Schutz bestätigt werden. · Melanin tritt als permanenter UV-Filter in den Vordergrund, wobei der von Mayser et al. neu beschriebene Stoffwechselweg - und damit auch die Produktion von Pityriacitrin - nur durch Wachstum des Pilzes unter Mangelbedingungen auf Minimalagar und der Zugabe von Tryptophan als alleinige Stickstoffquelle induzierbar ist. · Die in vitro Versuche konnten zeigen, das Melanin den potenteren UV-Filter im Bereich von UVA- und UVB-Strahlung darstellt. Eine Kombination beider UV-Filter zeigt einen schlechteren UV-Schutz bei steigenden Intensitäten, gefolgt von dem UV-Schutz durch die Indolderivate. Das schlechteste Wachstum nach UV-Bestrahlung zeigte der Pilz ohne UV-Schutz. · Die UV-Filter zeigten keinen synergistischen oder additiven Effekt. Ein konkurrierendes Verhalten in der Synthese beider Systeme lässt sich vermuten. · Bei dem von Mayser et al. neu beschriebenen Stoffwechselweg lässt sich aufgrund seines breiten UV-Absorptionsspektrums und besonders der Fähigkeit im Bereich von UVC-Strahlung zu absorbieren, ein phylogenetisch sehr alter Stoffwechselweg vermuten, der bis auf das Erdzeitalter des Archaikums zurückzuführen sein könnte. · Bisher ist keine natürliche Situation beschrieben worden, in der Exophiala dermatitidis den zweiten Stoffwechselweg anwendet. Es scheint zu einem sehr alten Genom zu gehören, welches dem Pilz in der heutigen Zeit keine bisher bekannten Vorteile bringt. · Künftige Studien könnten sich mit Pityriacitrin als möglichen Pathogenitätsfaktor befassen. Bei der Dermatomykose Pityriasis versicolor lässt sich eine Rolle von Pityriacitrin in M.furfur als Pathogenitätsfaktor nicht vollständig ausschließen (Machowinski et al. 2006). Weiter gewinnt die Erforschung von UVC-Filtern, wie dem Pityriacitrin, bei fortschreitender Abnahme der Ozonschicht immer mehr an Bedeutung. Auch könnten über zusätzliche Forschungen hinsichtlich der Minimierung von Reactive Oxygen Spezies (ROS) durch Pilze mit oben beschriebenem Stoffwechselweg nachgedacht werden.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2007