Die Polyketidsynthase ALB1 und die mitogen-aktivierte Proteinkinase MAKB: Einflussfaktoren der Morphogenese und Differenzierung in Aspergillus niger

Priegnitz, Bert-Ewald

Aspergillus niger ist ein wichtiger Organismus für die Erzeugung von Grundstoffen für die Lebensmittel- sowie chemische Industrie. Bei diesen Prozessen werden vor allem Pellets, einige Millimeter große, runde Myzelaggregate, verwendet, wobei sich gezeigt, dass die Ausbeute bei diesen Prozesse stark von der Morphologie, die der Pilz während der Kultivierung einnimmt, abhängt. Ein anerkanntes Modell beschreibt die morphologische Entwicklung von der Spore bis zum endgültigen Pellet und postuliert, dass bereits die ersten Interaktionen der ruhenden Sporen die abschließende Pelletstruktur beeinflussen. Diese Hypothese konnte im Verlauf dieser Arbeit durch Interaktionsexperimente mit Sporen, die unterschiedliche Oberflächeneigenschaften aufweisen, widerlegt werden. Für die Untersuchungen wurde die Sporenoberfläche durch Unterbrechung der Melanin-Biosynthese verändert, sodass sich das Oberflächenpotential der Sporen der Mutante pH-abhängig vom Wildtyp unterschied. Obwohl wir eindeutige Veränderungen bei der primären Sporenagglomeration der ruhenden Sporen beobachteten, konnten wir keine Unterschiede in der weiteren Pelletentwicklung feststellen. Auch die abschließende Pelletstruktur sowie die Produktivität beider Stämme waren identisch. Der zweite Teil dieser Arbeit beschreibt den Beitrag der MAP-Kinase MAKB zur Morphogenese und Differenzierung von A. niger. Ausgangspunkt hierfür war die Beschreibung von depolarisiertem Spitzenwachstum von Delta-makb-Hyphen in Flüssigkultur. Unsere Untersuchungen der MAP-Kinase MAKB konnten ein depolarisiertes Wachstum der Hyphenspitzen in A. niger nicht bestätigen. Wir konnten dagegen zeigen, dass die MAP-Kinase MAKB ein pleiotropes Aufgabenspektrum in A. niger besitzt. So unterbleibt z.B. in makb-Deletionsmutanten unter bestimmten Bedingungen die Myzeldichte-abhängige Induktion der Konidienbildung. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass ein zweiter, bisher unbekannter Signalweg die Sporenbildung in A. niger Nährstoff-abhängig induziert.

Aspergillus niger is an important organism for various substances applied in the food and chemical industry. The yield of these production processes highly depends on the morphology the fungus adapts during the cultivation. Pellets, mycelia spheres of some millimeter in diameter, present the most common production unit. An established model describing the morphological development from spores to mature pellets hypothesizes that the initial interaction of dormant spores influences the final pellet structure. In the course of this thesis, this hypothesis was proven wrong by interaction experiments with spores exhibiting altered surface properties. The alteration was based on the inactivation of the melanin biosynthesis pathway. Spores of the resulting mutant show a pH-dependent, more positive surface charge compared to the wild type. Although we observed clear differences in the primary agglomeration behavior of the dormant spores, no differences were found between the two strains during the following pellet development. Moreover, the final pellet structure and the productivity of both strains were identical. The second part of this thesis describes the contribution of the MAP kinase MAKB to the morphogenesis and differentiation of A. niger. These investigations were prompted by the description of depolarized hyphal growth of Delta-makb mutants in liquid medium. Our analysis of the MAP kinase MAKB in A. niger did not confirm the depolarized growth of hyphal tips. Nevertheless, we found that the MAP kinase MAKB possesses a pleiotropic range of tasks. The mycelia density dependent induction of spore formation is e.g completely absence in the mutant. Furthermore, we could show that spore formation is induced, in a nutrients dependent manner, by a second, so far unknown, pathway in A. niger.

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Priegnitz, Bert-Ewald: Die Polyketidsynthase ALB1 und die mitogen-aktivierte Proteinkinase MAKB: Einflussfaktoren der Morphogenese und Differenzierung in Aspergillus niger. 2013.

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