Die Dissertation ist gesperrt bis zum 27. Oktober 2027 !
Der endophytische Pilz Cyanodermella asteris DSM100826 aus der Klasse der
Lecanoromycetes (Ostropales) und der marine Pilz Asteromyces cruciatus 763 aus der
Klasse der Dothideomycetes (Pleosporales) stellen zwei phylogenetisch unterschiedliche
Nicht-Modellorganismen dar. Bisher wurden lediglich verschiedene fermentative Strategien
zur Untersuchung ihres Biosynthesepotenzials eingesetzt, wobei die Genomsequenzierung
mit anschließendem „Genome Mining“ für beide Pilze eine beträchtliche Anzahl potenzieller
biosynthetischer Gencluster ergab, die nur minimale bis gar keine Ähnlichkeit mit bekannten
Pilzgenclustern aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass beide Pilze zur Biosynthese
weitgehend einzigartiger, noch nicht identifizierter Naturstoffe, befähigt sein könnten.
Allerdings werden diese unbekannten Verbindungen mit mutmaßlicher medizinisch bzw.
pharmazeutischer Anwendung unter Laborbedingungen gar nicht oder nur in
unzureichenden Mengen produziert.
Um die Erforschung neuer Naturstoffe sowohl aus C. asteris als auch aus A. cruciatus zu
erleichtern, ist es notwendig, das Methodenspektrum zu erweitern. Dazu gehören
insbesondere die genetische Manipulation des natürlichen Produzentenstammes sowie die
heterologe Expression eines stammspezifischen Genclusters unter Verwendung eines
etablierten Modellorganismus als heterologe Produktionsplatform. In Anbetracht des
Scheiterns einer Vielzahl früherer Versuche zur PEG-vermittelten Protoplastentransformation
von C. asteris verblieb als einzige Strategie zur Erweiterung des Instrumentariums die
heterologe Expression. Der Versuch der heterologen Produktion von Astinen in Aspergillus
nidulans, der als genereller Machbarkeitsnachweis dienen sollte, war jedoch erfolglos,
sodass sich die Erforschung von Naturstoffen weiterhin auf rein fermentative Strategien
beschränkt. Im Gegensatz dazu konnte die heterologe Produktion von Lajollamid A, das
ursprünglich aus A. cruciatus isoliert wurde, unter Verwendung von A. nidulans als
heterologer Wirt erfolgreich realisiert werden. Zusätzlich konnte eine Vielzahl von Derivaten
durch Vorläufer-dirigierte heterologe Biosynthese erzeugt werden, was den Nutzen dieser
biotechnologischen Produktionsplattform weiter unterstreicht. Darüber hinaus wurde ein
Protokoll für die PEG-vermittelte Protoplastentransformation von A. cruciatus entwickelt. Im
Gegensatz zu den meisten filamentösen Pilzen konnten stabile Transformanten nur unter
Verwendung replikativer Plasmide, die über die AMA1-Sequenz als funktionales Replikon
verfügen, erzeugt werden. Die zirkuläre Topologie des eingeführten Plasmids wurde durch
eine Kombination aus diagnostischen PCRs und vergleichender Ganzgenomsequenzierung
bestätigt. In der Gesamtschau lässt sich festhalten, dass die Methodik zur Naturstoff
forschung in A. cruciatus um die Strategie der heterologen Expression und der genetischen
Manipulierbarkeit des natürlichen Produzenten erweitert werden konnte.
NRPS