Fruchtkörper von Schizophyllum commune.
Die Ausbreitung des Weißfäulepilzes Schizophyllum commune ist eng an den sexuellen Fortpflanzungszyklus gekoppelt. Daher werden Gene der Kreuzungstyploci erforscht, die einerseits für Transkriptionsfaktoren, andererseits für Pheromone und G-Protein-gekoppelte 7-Transmembrandomänen-Rezeptoren kodieren. Die Rezeptoren sind in der Lage zwischen mindestens 20 verschiedenen Liganden zu unterscheiden und so die Erkennung von "fremd" gegenüber "selbst" zu kontrollieren. Als Antwort auf die Erkennung des Pheromons eines geeigneten Kreuzungspartners wird nach intrazellulärer, Ras-abhängiger Signalübertragung die Dynein-abhängige Kernwanderung induziert. Zusätzlich zu den Pheromonrezeptoren konnten vier verwandte Proteine charakterisiert werden, denen eine Funktion im filamentösen Wachstum und bei der Kreuzung zugeschrieben werden konnten. Diese These wird gestützt durch die gezeigte Lokalisierung der Proteine in Hyphenspitzen, an Septen und in unfusionierten Schnallenzellen. Die membranständigen Prozesse werden hinsichtlich der Beteiligung von Lipid Rafts in der pilzlichen Membran untersucht.
Neben den Untersuchungen zur sexuellen Vermehrung werden Studien zur Beteiligung von S. commune an der Verwitterung von Gestein und Holz durchgeführt und Interaktionen mit anderen Pilzen und Bakterien untersucht. In Mikrobiomanalysen werden immer wieder saprotrophe Pilze wie Bakterien nachgewiesen, deren Signalaustausch mit S. commune ebenfalls untersucht wird. Zu den Signalmolekülen gehören Sesquiterpene, die an der Verteidigung der Wachstumsressourcen beteiligt sind. Dazu wird ein Modellsystem benutzt, indem der Hausschwamm Serpula lacrymans sowie Bacillus subtilis und Streptomyceten interagieren. Dabei zeigen sich enge, physische Kontakte zwischen Bakterien und Pilzen und die Pilze stehen in direkter Konkurrenz.
Unter unvorteilhaften Bedingungen wie Metallbelastung müssen Signale aufgenommen und intrazellulär weitergeleitet werden. Hier konnte die Beteiligung von Phospatidylinositol und Inositolphosphat gezeigt werden. Damit konnte ein integratives Modell der Einbindung der Inositol-Signaltransduktion in bekannte Wege der Signalübermittlung GPCR- und cAMP-vermittelter Wege erstellt und die jeweilige Rolle in der Entwicklung des Pilzes zusammengefasst werden. Transport von Schwermetallionen durch Hyphen könnte für eine Anwendung in der Bioremediation auf großflächig und heterogen kontaminierten Standorte genutzt werden.
MitarbeiterInnen an diesen Projekten:
Dr. Katrin Krause, Dr. Lea Traxler, M.Sc. Nina Carl, M.Sc. Maximilian Herold, M.Sc. Evans Osahon Iyamu, B.Sc. Robert Jesse, M.Sc. Berit Porsche.
Alumni: Dr. Melanie Brunsch, Dr. Susann Erdmann, Dr. Daniela Freihorst, Dr. Susanne Gola, Dr. Elke-Martina Jung, Dr. Julia Kirtzel, Dr. Nicole Knabe, Dr. Soumya Madhavan, Dr. Riya C. Mezenes, Dr. Reyna Murry, M.Sc. Jessica Pötschner, Dipl.-Biol. Daniela Schubert, Dr. Sophia Wirth, M.Sc. Susanne Steiniger.
Wichtigste Publikationen:
Traxler L, Shrestha J, Richter M, Krause K, Schäfer T, Kothe E (2022) Metal transport in hyphae of the basidiomycete Schizophyllum commune. Journal of Hazardous Materials. 425,
2022:127978. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.127978
Murry R, Pötschner J, Traxler L, Krüger T, Kniemeyer O, Krause K, Kothe E. (2021) Inositol signaling in the basidiomycete fungus Schizophyllum commune. Journal of Fungi 7, 470. https://doi.org/10.3390/jof7060470.
Wirth S, Freihorst D, Krause K, Kothe E (2021) What role might non-mating receptors play in Schizophyllum commune? Journal of Fungi 7(5):399. https://doi.org/10.3390/jof7050399.
Traxler L, Wollenberg A, Steinhauser G, Chyzhevskyi I, Dubchak S, Grossmann S, Gunther A, Gupta DK, Iwannek KH, Kirieiev S, Lehmann F, Schulz W, Walther C, Raff J, Kothe, E (2021) Survival of the basidiomycete Schizophyllum commune in soil under hostile environmental conditions in the Chernobyl Exclusion Zone Journal of Hazardous Materials 403, 124002 DOI: 10.1016/j.jhazmat.2020.124002.
Wirth S, Krause K, Kunert M, Broska S, Paetz C, Boland W, Kothe E. (2021) Function of sesquiterpenes from Schizophyllum commune in interspecific interactions. PLOS ONE 16(1): e0245623. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0245623.
Krause K, Jung E-M, Lindner J, Hardiman I, Poetschner J, Madhavan S, Matthäus C, Kai M, Menezes RC, Popp J, Svatoš A, Kothe E. (2020). Response of the white rot fungus Schizophyllum commune to co-occurring microorganisms. PLoS ONE 15(4): e0232145. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232145.
Murry R, Kniemeyer O, Krause K, Saiardi A, Kothe E (2019). Crosstalk between Ras and inositol phosphate signaling revealed by lithium action on inositol monophosphatase in Schizophyllum commune, Adv Biol Regul 72, 78-88. 10.1016/j.jbior.2019.01.001.
Kirtzel J, Ueberschaar N, Deckert-Gaudig T, Krause K, Deckert V, Gadd GM, Kothe E. (2019). Organic acids, siderophores, enzymes and mechanical pressure for black slate bioweathering with the basidiomycete Schizophyllum commune. Environ Microbiol doi:10.1111/1462-2920.14749.
Jung EM, Kothe E, Raudaskoski M. (2018). The making of a mushroom: Mitosis, nuclear migration and the actin network. Fungal Genet Biol 111, 85-91. doi: 10.1016/j.fgb.2017.11.001.
Kirtzel J, Madhavan S, Wielsch N, Blinne A, Hupfer Y, Linde J, Krause K, Svatoš A and Kothe E (2018). Enzymatic bioweathering and metal mobilization from black slate by the basidiomycete Schizophyllum commune. Front Microbiol 9, 2545. doi: 10.3389/fmicb.2018.02545.
Kirtzel J, Scherwietes EL, Merten D, Krause K, Kothe E (2018). Metal release and sequestration from black slate mediated by a laccase of Schizophyllum commune. Environ Sci Pollut Res doi: 10.1007/s11356-018-2568-z [Epub ahead of print].
Wirth S, Kunert M, Ahrens L-M, Krause K, Broska S, Paetz C, Kniemeyer O, Jung E-M, Boland W, Kothe.E (2018). The regulator of G-protein signaling Thn1 links pheromone response to volatile production in Schizophyllum commune. Environ Microbiol 20, 3684-3699.
Freihorst D, Brunsch M, Wirth S, Krause K, Kniemeyer O, Linde J, Kunert M, Boland W, Kothe E (2016). Smelling the difference: Regulating transcriptome, proteome and volatilome changes after mating. Fungal Genet Biol. FGB-16-154R2. DOI: 10.1016/j.fgb.2016.08.007.
Brunsch M, Schubert D, Gube M, Ring C, Hanisch L, Linde J, Krause K, Kothe E. (2015). Dynein heavy chain, encoded by two genes in agaricomycetes, is required for nuclear migration in Schizophyllum commune. PLoS One e0135616.
Menezes RC, Kai M, Krause K, Matthäus C, Svatoš A, Popp J, Kothe E. (2015). Monitoring metabolites from Schizophyllum commune interacting with Hypholoma fasciculare combining LESA-HR mass spectrometry and Raman microscopy. Anal Bioanal Chem 407, 2273-2282.
Freihorst D, Fowler TJ, Bartholomew K, Raudaskoski M, Horton S, Kothe E. (2015). The mating type genes of the basidioymcetes. In: Wendland J, Esser K (eds) The Mycota. Springer, Heidelberg. In press.
Madhavan S, Krause K, Jung E-M, Kothe E. (2014). Differential regulation of multi-copper oxidases in Schizophyllum commune during sexual development Mycol Progr 13, 1199-1206.
Knabe N, Jung E-M, Freihorst D, Hennicke F, Horton S, Kothe E. (2013). A central role for Ras1 in morphogenesis of the basidiomycete Schizophyllum commune. Euk Cell 12, 941-952.