Molekulare Mechanismen von Pilzinfektionen aufgeklärt
Pilze können als pathogene Erreger schwere Krankheiten bei Menschen, Tieren und Pflanzen verursachen. Beim Menschen ist häufig die Haut betroffen, zum Beispiel beim eher harmlosen Fußpilz. Gerade bei einem geschwächten Immunsystem können aber auch innere Organe befallen werden; die Lungenkrankheit Aspergillose wird beispielsweise von Schimmelpilzen aus der Familie Aspergillus ausgelöst. Bei Nutzpflanzen können von Pilzen verursachte Krankheiten großen Schaden anrichten, bekannt sind etwa das für den Menschen hochgiftige Mutterkorn beim Roggen oder der Maisbeulenbrand, für den der Pilz Ustilago maydis verantwortlich ist.
Um neue Abwehrstrategien zum Schutz von Menschen, Tieren und Pflanzen zu entwickeln, ist es wichtig zu verstehen, wie die Infektionen auf der molekularen Ebene, vor allem auch auf DNA- und RNA-Ebene, reguliert werden. Aber insbesondere das Wissen um die RNA-Regulierung bei Pilzpathogenen ist derzeit noch gering.
Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Fungizide
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael Feldbrügge vom Institut für Mikrobiologie der HHU hat zusammen mit Forschungsgruppen aus Frankfurt und Aachen eine leistungsfähige RNA-Markierungstechnik für Pilze angewandt, die im lebenden Organismus funktionieren. Die Forschenden fanden heraus, wie ein wichtiges RNA-bindendes Protein (kurz RBP) das Wachstum infektiöser Hyphen – die fadenförmige Erscheinungsform der Pilze, nur diese lösen eine Infektion aus – reguliert.
Wichtig für das Wachstum infektiöser Hyphen ist der Membrantransport: ein Recyclingprozess, der mittels der Vakuolen – spezieller Organellen in der Zelle – den Materialaustausch zwischen dem Pilz und dessen Umgebung erlaubt.
Die Bestimmung der Stabilität von informationsübertragenden mRNAs war ein wichtiger Aspekt der Arbeit. Von Natur aus ist die RNA nicht sehr stabil und sie wird auch aktiv abgebaut. Über den mRNA-Abbau wird die Proteinmenge reguliert.
„Wir haben erstmals ein neues regulatorisches Konzept für Infektionen entdeckt: Ein einziges RBP steuert das polare Wachstum von infektiösen Hyphen, indem es die Stabilität von mRNAs bestimmt, die wiederum den Membranverkehr regulieren. Dies eröffnet Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Fungizide, die RBPs als neue Ziele für die Bekämpfung von Pilzen nutzen“, erklärt Prof. Feldbrügge.
Originalpublikation
Srimeenakshi Sankaranarayanan, Carl Haag, Patrick Petzsch, Karl Köhrer, Anna Matuszyńska, Kathi Zarnack, and Michael Feldbrügge; The mRNA stability factor Khd4 defines a specific mRNA regulon for membrane trafficking in the pathogen Ustilago maydis. PNAS (2023). DOI: 10.1073/pnas.2301731120
