Zelluläres Allgemeingut mit spezifischer Wirkung: Definierte strukturelle Merkmale von Sterolen beeinflussen die Zell-Zell-Kommunikation und -Fusion in Neurospora crassa

Das kooperative Wechselspiel zwischen Zellen trägt maßgeblich zu Wachstum, Entwicklung und Vermehrung eukaryotischer Lebewesen bei. Keimende vegetative Sporen des filamentösen Pilzes Neurospora crassa wachsen gerichtet aufeinander zu, treten zahlreich miteinander in Kontakt und fusionieren zu einer funktionellen Einheit, die den Grundstein für die Pilzkolonie legt. Da die MAP-Kinase MAK-2 und das cytoplasmatische Signalprotein SO während des Zelldialogs alternierend an die apikalen Sterol-reichen Plasmamembranen der Interaktionspartner rekrutiert werden, hat diese Arbeit untersucht, wie sich eine veränderte Biosynthese des Membranlipids Ergosterol auf das zelluläre Verhalten auswirkt. Die Deletion des Gens erg-2 (derg-2) mindert das gerichtete Wachstum zwischen Keimlingen sowie deren Erkennung und Fusion nach Kontakt. Diese Defekte äußern sich in der gestörten Membran-Rekrutierung und -Lokalisierung von SO in der Mutante. Zudem wird die MAP-Kinase MAK-1, die sich zusammen mit diesem Scaffold-Protein an der Berührungsstelle von Wildtyp-Zellpaaren konzentriert, in derg-2 kaum rekrutiert. Die gestörte subzelluläre Lokalisierung von MAK-1 geht mit der verminderten Phosphorylierung dieser Proteinkinase in der Mutante einher, wohingegen MAK-2 nicht betroffen ist. Da die gezielte Inhibierung einer ATP-Analog-sensitiven Variante von MAK-1 und die reduzierte Expression von SO die für derg-2 typischen Defekte nachahmen, kann der Phänotyp der Mutante vollständig auf die selektive Beeinträchtigung dieses Signaltransduktionswegs zurückgeführt werden. Nicht der Mangel an Ergosterol, sondern die Akkumulation eines Sterol-Intermediats mit lediglich einer zusätzlichen Doppelbindung in der Seitenkette verursacht die Defekte von derg-2, wodurch die Membranfluidität in dieser Mutante übersteigern sein könnte. erg-Mutanten, deren Sterol-Intermediate nur eine veränderte Anordnung der Doppelbindungen im Ringsystem aufweisen, sind anders als derg-2 spezifisch während der Plasmamembranfusion zwischen Keimlingen gestört. Obwohl Kreuzungspartner während des sexuellen Zyklus dagegen normal miteinander interagieren und fusionieren, führt die Unterbrechung der Ergosterol-Biosynthese zu auffälligen Defekten bei der Fruchtkörperentwicklung dieses Ascomyceten. Damit beeinflusst die Struktur von Sterolen insgesamt nicht nur generelle Membraneigenschaften, sondern kann zudem eine selektive Wirkung auf bestimmte Entwicklungsphasen eukaryotischer Zellen sowie spezifische Signalwege entfalten.