Cellular signaling in fungi

Abstract

Pilze sind in der Lage, in verschiedenen Umweltbedingungen zu wachsen, auch in nährstoffarmen, Umgebungen. Dies wird erreicht, indem sie ihr Wachstum und ihren Stoffwechsel schnell an sich ändernde externe Reize anpassen, z. B. an das Vorhandensein von Nährstoffen, Licht, Konkurrenten oder potentiellen Reproduktionspartnern. Diese Umweltreize werden von zellulären Signalkaskaden empfangen, weitergeleitet und lösen fein abgestimmte Reaktionen aus, indem sie die Genexpression und die Produktion spezialisierter Stoffwechselprodukte und Enzyme in Gang setzen. In dieser Arbeit wird die Rolle von Signalkomponenten in dem biotechnologisch vielfach eingesetzten Pilz, Trichoderma reesei als Reaktion auf die An- oder Abwesenheit von Licht und auf das Wachstum auf Zellulose und anderen Kohlenstoffquellen untersucht. Der regulator of G-Protein-signaling (RGS4) wurde auf seine Rolle bei der veränderten Genexpression auf Zellulose unter verschiedenen Lichtbedingungen, beim Eisenstoffwechsel, der asexuellen Entwicklung und der Stressreaktion untersucht. Weiters konnte gezeigt werden, dass die MAPkinasen TMK1, TMK2 und TMK3 an der sexuellen Entwicklung, der lichtabhängigen Cellulase-Genexpression und Cellulase-Aktivität sowie an der Synthese von Sekundärmetaboliten beteiligt sind, was sich mit der Rolle des MAPkinse-Downstream-Transkriptionsfaktors STE12 überschneidet. Darüber hinaus untersuchten wir die frühe chemische Kommunikation und Interaktion zwischen dem landwirtschaftlich eingesetzten Biokontroll Pilz Trichoderma harzianum B97 und Pflanzen sowie die Auswirkungen eines Sekundärmetabolit-Genclusters auf die Wurzelbesiedlung von Pflanzen.

Fungi are able to grow in various environments, including nutrient scarce, hostile surroundings. This is achieved by quickly adjusting their growth and metabolism to changing external signals, including the presence of nutrients, light, competitors or mating partners. These signals are received and conveyed by cellular signaling cascades, triggering fine-tuned responses by initiating gene expression and production of specialized metabolites and enzymes. This thesis examines the role of signaling components in the biotechnological workhorse Trichoderma reesei in response to the presence or absence of light and upon growth on cellulose and other carbon sources. The regulator of G-protein signaling (RGS4) was investigated for the part it plays in altered gene expression on cellulose in varying light conditions, in iron metabolism, asexual development and stress response. Furthermore, the analysis revealed that the MAPkinases TMK1, TMK2 and TMK3 are involved in sexual development, light depended cellulase gene expression and cellulase activity and the synthesis of secondary metabolites. This overlaps with functions of the transcription factor STE12, downstream of the MAPkinases. With a more ecological focus further investigations into interkingdom signaling were conducted, which led to elucidation of the early chemical communication and interaction between the agriculturally applied biocontrol agent Trichoderma harzianum B97 and plants, and the impact of a secondary metabolite gene cluster on plant root-colonization.