Inositol phosphate in the basidiomycete fungus Schizophyllum commune

4207 Bei der vorliegenden Dissertation handelt es sich um die erste Forschungsarbeit zur inositolbasierten Signaltransduktion im Basidiomyzeten S. commune. Des Weiteren befasst sich die Arbeit mit der Rolle der Inositolmonophosphatase bei der Signaltransduktion. Durch die Verbindung von In-silico-Analyse mit experimentellen Laboruntersuchungen konnten wichtige Erkenntnisse zur zukünftigen Beschreibung der inositolbasierten Signaltransduktion gewonnen werden. Die mutmaßliche Wechselwirkung zwischen der Inositolmonophosphatase und Ras1 konnte im Rahmen dieser Forschungsarbeit mittels RT-qPCR bestetätigt werden. Dies suggeriert, dass eine Verbindung zwischen dem Inositolmonophosphatase und Ras1 existiert, wobei die genauen Mechanismen noch unbekannt sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig die Inositolmonophosphatase aus S. commune extrahiert und mittels Strong Acid Exchange-High Liquid Performance Chromatography (SAX-HPLC) analysiert. Das Elutionsprofil zeigte, dass S. commune Inositolmonophosphatase (IP1), Inositoldiphosphat (IP2), Inositoltriphosphat (IP3), Inositoltetrakisphosphat (IP4), Inositolpentakisphosphat (IP5), Inositolhexakisphosphat (IP6), Diphosphoinositol-Pentakisphosphat (IP7) und Bis-Diphosphoinositol-Tetrakisphosphat (IP8) verstoffwechseln kann. Lithium, ein Inhibitor der Inositolmonophosphatase, verursachte eine Änderung des gesamten Inositolphosphatprofils und induzierte die Produktion „höherer“ Inositolphosphatspezies wie IP3, IP4, IP5, IP6 und die energiereichen Inositolpyrophosphat-Signalmoleküle (IP7 und IP8). Die Induktion von hohen Inositphosphaten durch Lithium zeigt einen molekularen Komplex von Inositolphosphatkinasen an. Lithium veränderte allerdings nicht das Inositolphosphatprofil der aktiven Ras1-Mutante, was darauf schließen lässt, dass die Aktivierung von Ras1 ggf. die inhibitorische Wirkung von Lithium auf die Inositolmonophosphatase aufheben kann, und somit der Hyperphosphorylierung hoher Inositolphosphatspezies entgegenwirkt. Lithium führte zu einer signifikaten Verringerung auf das Pilzwachstum im Wildtyp, was auf das veränderte Inositolphosphatprofil zurückgeführt werden kann. Dieses Phänomen wurde jedoch nicht in der Ras1-Mutante beobachtet. Des Weiteren inhibierte Lithium die Entwicklung und Bildung von Fruchtkörpern bei S. commune; es gab jedoch keine Auswirkung auf den Kreuzungsvorgang und die Schnallenbildung. Die Verstoffwechselung von Inositolphosphaten ist von großer Bedeutung für die Entwicklung des Pilzes. Die Synthese von Inositolphosphaten wird durch die regulierte Aktivität metabolisierender Enzyme wie Phosphatasen und Kinasen kontrolliert. Für die Entwicklung des von monokaryotischen und dikaryotischen werden IP6 und die Inositolpyrophosphate IP7 und IP8 benötigt, wohingegen die IP6, IP7, und IP8 im Fruchtkörper reduziert sind. Die Proteom-Analyse zeigte wichtige Informationen über die Regulation von Inositol-basierten Signalmolekülen. Die Histidinsäurephosphatase- Domäne der Inositolpolyphosphat-Phosphatasen, das Enzym, welches Inositphosphat dephosphoryliert, wurde in einer geringeren Häufigkeit im Fruchtkörper gefunden, so wie auch die Myoinositol-1-Phosphat-Synthase und Zusammenfassung 94 die Phosphatidylinositol-3- und -4-Kinase. Die Verringerung der Inositolphosphat- und Phosphatidylinositol-Signalproteine zeigt, dass beide Signalkaskaden nicht aktiviert sind, wenn der Fruchtkörper ausgereift ist. Andererseits zeigt sich, dass die Überexpression der Inositolmonophosphatase in S. commune eine wichtige Rolle in der Regulierung von Transportprozessen innerhalb der Zelle spielt. Proteom-Analysen zeigten die Induktion mehrerer Proteine, die am Zelltransport beteiligt sind, sowie die Induktion motorischer Zytoskelettproteine, die am Transport von Vesikeln und Vakuolen entlang der Hyphe mitwirken. Dementsprechend kann die Inositolmonophosphatase mit dem Wachstum und der Polarisierung der Pilzhyphe assoziiert werden. Mittels Laserscanning-Mikroskopie wurde die Morphologie von membranhaltigen Organellen in Mutanten mit imp-Überexpression im Vergleich zu einer Kontrollen beobachtet und es konnte gezeigt werden, dass große Vakuolen in imp-Überexpressionsmutanten häufiger vorhanden sind.