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

Valiante V, Baldin C, Hortschansky P, Jain R, Thywißen A, Straßburger M, Shelest E, Heinekamp T, Brakhage AA (2016) The Aspergillus fumigatus conidial melanin production is regulated by the bifunctional bHLH DevR and MADS-box RlmA transcription factors. Mol Microbiol 102(2), 321-335.
Altwasser R, Baldin C, Weber J, Guthke R, Kniemeyer O, Brakhage AA, Linde J, Valiante V (2015) Network Modeling Reveals Cross Talk of MAP Kinases during Adaptation to Caspofungin Stress in Aspergillus fumigatus. PLOS One 10(9), e0136932.
Baldin C, Valiante V, Krüger T, Schafferer L, Haas H, Kniemeyer O, Brakhage AA (2015) Comparative proteomics of a tor inducible Aspergillus fumigatus mutant reveals involvement of the Tor kinase in iron regulation. Proteomics 15(13), 2230-2243.
Horn F, Linde J, Mattern DJ, Walther G, Guthke R, Brakhage AA, Valiante V (2015) Draft Genome Sequence of the Fungus Penicillium brasilianum MG11. Genome Announc 3(5), e00724-15.
Mattern DJ, Schoeler H, Weber J, Novohradská S, Kraibooj K, Dahse HM, Hillmann F, Valiante V, Figge MT, Brakhage AA (2015) Identification of the antiphagocytic trypacidin gene cluster in the human-pathogenic fungus Aspergillus fumigatus. Applied Microbiology and Biotechnology 99(23), 10151-10161.
Mattern DJ, Valiante V, Unkles SE, Brakhage AA (2015) Synthetic biology of fungal natural products. Front Microbiol 6, 775. (Review)
Valiante V, Macheleidt J, Föge M, Brakhage AA (2015) The Aspergillus fumigatus cell wall integrity signaling pathway: drug target, compensatory pathways, and virulence. Front Microbiol 6, 325. (Review)
Valiante V, Monteiro MC, Martín J, Altwasser R, El Aouad N, González I, Kniemeyer O, Mellado E, Palomo S, de Pedro N, Pérez-Victoria I, Tormo JR, Vicente F, Reyes F, Genilloud O, Brakhage AA (2015) Hitting the caspofungin salvage pathway of human-pathogenic fungi with the novel lasso peptide humidimycin (MDN-0010). Antimicrob Agents Chemother 59(9), 5145-5153.