Role of methyltransferases in fungal development and secondary metabolite production

Abstract

Pilzentwicklung und Sekundärmetabolismus werden durch Einwirkung von Umwelteinflüssen von Regulatorproteinen kontrolliert. Das VeA Protein repräsentiert die velvet-Domänen-Familie der Pilzregulatoren. VeA passt die sexuelle Entwicklung und den dazu gehörenden Sekundärmetabolismus von Aspergillus nidulans an die Lichtverhältnisse an. VeA bindet im Dunkeln an VelB und bildet schließlich den trimeren VelB-VeA-LaeA (velvet) Komplex. VeA dient als Brückenprotein für das velvet-Domänen-Protein VelB als Regulator der Entwicklung und die Methyltransferase LaeA als Regulator des Sekundärmetabolismus. VelB kann mit VosA einen zweiten licht-regulierten Komplex bilden, der die asexuelle Entwicklung reprimiert. Auch VosA gehört zur Familie der Velvet- Proteine. LaeA kontrolliert die Bildung der VelB-VosA und VelB-VeA-LaeA Komplexe während der Entwicklung. laeA Nullmutationen können nicht mehr auf Licht reagieren, was ihre Schlüsselrolle als Regulatoren der Entwicklung unterstreicht. Die Abwesenheit von LaeA führt zur Bildung von wesentlich kleineren Fruchtkörpern. Grund hierfür ist das Fehlen runder Hülle-Zellen, die den jungen Fruchtkörper ernähren und in seiner Entwicklung unterstützen. LaeA spielt damit eine dynamische Rolle während der morphologischen und biochemischen Entwicklung des Pilzes, indem die Expression, Interaktion und die Modifikation der velvet Regulatoren kontrolliert werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die VeA-Plattform für Protein-Protein Interaktionen weiter untersucht. VeA interagierende Proteine (Vips) identifiziert in einen „Yeast-two-hybrid“ System führten zu einem trimeren Methyltransferase-Komplex, der Signaltransduktion mit epigenetischer Kontrolle verbindet. Der neuartige Komplex enthält das Plasmamembran-assoziierte Trimer VapA-VipC-VapB. Das Dimer VipC-VapB ist über das FYVE-ähnliche Zinkfinger Protein VapA an die Plasmamembran gebunden und ermöglicht dem nuklearen VelB-VeA-LaeA Komplex die Aktivierung der Transkription der sexuellen Entwicklung. Sobald die Abkopplung vom VapA stattgefunden hat, wird VipC-VapB zum Kern transportiert. VipC-VapB interagiert physikalisch mit VeA, vermindert dessen Transport zum Kern und die Stabilität. Folglich wird der Anteil des VelB-VeA-LaeA Komplexes im Kern reduziert. Die nukleare VapB Methyltransferase vermindert die Entstehung des fakultativen Chromatins indem es die Histon 3 Lysin 9 Methylierung (H3K9 me3) vermindert. Dies begünstigt die Aktivierung der frühen Regulatorgene flbA und flbC, die dann das asexuelle Programm im Licht vorantreiben. Der VapA-VipC-VapB Methyltransferase-Weg vereinigt die Kontrolle des Kernimportes und der Stabilität von Transkriptionsfaktoren mit der Modifikation von Histonen. Erst dieses komplexe Zusammenspiel unterschiedlicher Mechanismen erlaubt eine angemessene Antwort für die Differenzierung des Pilzes.