Bis 2023

Wir nutzen Pilze zur Produktion (neuer) Naturstoffe

  • Synthetische Biologie
  • Molekulare und funktionelle Genetik
  • Identifizierung und Expression von stillen Genclustern für Sekundärmetabolite
  • Regulation von Sekundärmetaboliten

Naturstoffe stellen eine unschätzbare Quelle für Wirkstoffe dar. Sie werden von Organismen wie Pilzen gebildet, die in der Lage sind eine große Bandbreite solcher Wirkstoffe zu erzeugen. Diese können als potenzielle Therapeutika oder im Pflanzenschutz eingesetzt werden. Im Zeitalter der Genomanalysen erlaubt es das sogenannte „genome mining“, die Stoffwechselwege von Sekundärmetaboliten vorherzusagen. Um in Zukunft neue Stoffe zu finden, besteht die Möglichkeit, die Herstellungswege der Naturstoffproduzenten zu isolieren und diese in leichter zugängliche Organismen zu übertragen. Dieser Ansatz ist wirkungsvoller als der Versuch, unter Laborbedingungen zufällig chemische Biosynthesen zu aktivieren.

Die Isolierung und Strukturaufklärung neuer Chemikalien kann theoretisch dazu dienen, diesen Molekülen eine Funktion zuzuordnen und ihre ökologische Bedeutung zu verstehen. Durch diese Herangehensweise lässt sich nicht nur das Wissen über die chemische Vielfalt erweitern, es kann auch dazu verwendet werden, die Bedeutung versteckter Sekundärmetabolite aufzuklären.

Leitung

Vito Valiante
Leitung

Mikroreaktoren

In enger Zusammenarbeit mit den Partnern aus dem Leibniz Research Cluster entwickeln wir zellfreie Biosynthese-Systeme. Enzyme, die bestimmte Reaktionen katalysieren, werden isoliert und gereinigt. Anschließend werden sie auf synthetischen Polymeren immobilisiert. Dieser zellfreie Ansatz wird weiter optimiert, um ausgehend von einfachen chemischen Einheiten komplexe aktive Moleküle zu gewinnen.

Stille Gencluster

Wir haben uns Erkenntnisse aus Untersuchungen am Picornavirus zu Nutze gemacht, um mittels 2A Peptiden komplette Biosynthesewege als einzelne, polycistronische Gene zu exprimieren. Assemblierungs-Plasmide und Detektionssysteme für die effiziente Erkennung von transformierten Empfänger-Organismen wurden entwickelt.

Stille Gencluster

Signalwege

Veränderungen in der Umwelt werden von Pilzen wahrgenommen und diese Informationen über Signaltransduktionswege weitergeleitet. Vergleichende Untersuchungen haben ergeben, dass die MAPK-, Calmodulin/Calcineuring-, TOR- und Ras/cAMP-Signalwege in Eukaryoten hochkonserviert sind. Unser Ziel ist es, die Bedeutung der Signaltransduktionswege für die Genregulation zu aufzuklären.

Signalwege

Publikationen

Huang Y, Höfgen S, Valiante V (2021) Biosynthesis of fungal drimane-type sesquiterpene esters. Angew Chem Int Ed 60(44), 23763-23770.
Rocha MC, Fabri JHTM, da Silva LP, Angolini CFF, Bertolini MC, da Cunha AF, Valiante V, Goldman GH, Fill TP, Malavazi I (2021) Transcriptional control of the production of Aspergillus fumigatus conidia-borne secondary metabolite fumiquinazoline C important for phagocytosis protection. Genetics 218(1), iyab036.
Furukawa T, Scheven MT, Misslinger M, Zhao C, Hoefgen S, Gsaller F, Lau J, Jöchl C, Donaldson I, Valiante V, Brakhage AA, Bromley MJ, Haas H, Hortschansky P (2020) The fungal CCAAT-binding complex and HapX display highly variable but evolutionary conserved synergetic promoter-specific DNA recognition. Nucleic Acids Res 48(7), 3567-3590.
Janevska S, Ferling I, Jojić K, Rautschek J, Hoefgen S, Proctor RH, Hillmann F, Valiante V (2020) Self-protection against the sphingolipid biosynthesis inhibitor fumonisin B1 is conferred by a FUM cluster-encoded ceramide synthase. mBio 11(3), e00455-20.
Köhler T, Heida T, Hoefgen S, Weigel N, Valiante V, Thiele J (2020) Cell-free protein synthesis and in situ immobilization of deGFP-MatB in polymer microgels for malonate-to-malonyl CoA conversion. RSC Adv 10, 40588-40596.
Krishnan BP, Prieto-Lopez LO, Hoefgen S, Xue L, Wang S, Valiante V, Cui J (2020) A thermo-magneto-responsive smart biocatalyst for malonyl Coenzyme A synthesis. ACS Appl Mater Interfaces 12(18), 20982-20990.
Kufs JE, Hoefgen S, Rautschek J, Bissell AU, Graf C, Fiedler J, Braga D, Regestein L, Rosenbaum MA, Thiele J, Valiante V (2020) Rational design of flavonoid production routes using combinatorial and precursor-directed biosynthesis. ACS Synth Biol 9(7), 1823-1832.
Stroe MC, Netzker T, Scherlach K, Krüger T, Hertweck C, Valiante V, Brakhage AA (2020) Targeted induction of a silent fungal gene cluster encoding the bacteria-specific germination inhibitor fumigermin. eLife 9, e52541.
Manfiolli AO, Siqueira FS, Dos Reis TF, Van Dijck P, Schrevens S, Hoefgen S, Föge M, Straßburger M, de Assis LJ, Heinekamp T, Rocha MC, Janevska S, Brakhage AA, Malavazi I, Goldman GH, Valiante V (2019) Mitogen-activated protein kinase cross-talk interaction modulates the production of melanins in Aspergillus fumigatus. mBio 10(2), e00215-19.
Conrad T*, Kniemeyer O, Henkel SG, Krüger T, Mattern DJ, Valiante V, Guthke R, Jacobsen ID, Brakhage AA, Vlaic S, Linde J (2018) Module-detection approaches for the integration of multilevel omics data highlight the comprehensive response of Aspergillus fumigatus to caspofungin. BMC Syst Biol 12(1), 88.