Verändern, Vereinen, Versiegeln – Die verschiedenen Rollen des Chitinsynthase-Regulators CSR-3 in der Kolonie-Entwicklung von Neurospora crassa

Zell-Fusionen sind essentielle Ereignisse in der Entwicklung eukaryotischer Organismen. Sie treten in verschiedensten Lebensphasen und zwischen unterschiedlichen Zellformen auf, der Ablauf und Mechanismen sind aber vergleichbar. In dieser Arbeit diente der filamentöse Ascomycet Neurospora crassa als Modellorganismus zur Erforschung vegetativer Fusionen in Pilzen. Eine Besonderheit der Pilze ist ihre Zellwand, welche unter anderem die Komponente Chitin enthält. Das Zuckerpolymer wird über Chitin-Synthasen in den extrazellulären Raum synthetisiert. Ein entscheidender Schritt während der Zell-Fusion ist die die Umstrukturierung der Zellwand um die Verschmelzung der Plasmamembranen und die anschließende Fusion zu ermöglichen. Diese späte Phase der Zell-Fusion ist molekular kaum untersucht und daher Fokus dieser Arbeit. Die Charakterisierung des Chitin-Synthase-Regulator CSR-3 ergab, dass das Protein unterstützend während der Fusionsporenbildung fungiert und ein Fehlen zu vermehrter Lyse fusionierender Zellen führt. Mittels gerichteter Mutagenese konnte die Bedeutung der Prenylierung für die korrekte Funktion von CSR-3 während dieses Prozesses gezeigt werden. Zusätzlich ist der Regulator an der Septierung und Konidienbildung und an der lokalen und molekularen Antwort auf Zellwand- und Membranstress beteiligt. Die Mechanismen und auch ihre mögliche Verknüpfung der Prozesse finden bisher noch kaum Beachtung. Die erhaltenen Daten unterstützen die Hypothese, dass die Umstrukturierung der Zellwand während der Fusion über ein Gleichgewicht zwischen Auf- und Abbau stattfindet. Sie demonstrieren außerdem, dass die Proteine der Chitin-Synthese und der Fusion sowohl redundante als auch spezifische und generelle Funktionen in der Zelle ausüben können. Neben der Zellwand spielt bei der erfolgreichen Zell-Fusion auch die korrekte Positionierung der Plasmamembranen eine Rolle. In N. crassa erfüllen die Enzyme ERG-10a und ERG-10b (C5-Sterol-Desaturasen) redundante Rollen innerhalb der Membran-Synthese und ihr Verlust verhindert die Membran-Verschmelzung bei der Zell-Fusion. Dieser Defekt wurde in dieser Arbeit auf quantitativer Ebene untersucht. Eine phylogenetische Analyse der beiden Proteine ergab überraschenderweise, dass die Sequenz von erg-10b ursprünglich aus dem sehr seltenen Ereignis eines horizontalen Gentransfer aus einer Spezies der Basidiomycota stammt.