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Studies on the toxicological impact of selected secondary metabolites from Alternaria and Fusarium fungi

Katharina Jarolim

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Doktoratsstudium NAWI aus dem Bereich Naturwissenschaften (Dissertationsgebiet: Chemie)

Betreuer*in

Doris Marko

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DOI

10.25365/thesis.54866

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-18774.41589.431759-1

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Schimmelpilze, die Mykotoxine produzieren und so Lebensmittel kontaminieren, stellen ein Risiko für Mensch und Tier dar. Daher wurden für einige Mykotoxine Grenzwerte in Lebensmitteln aufgestellt, sofern ausreichend Daten über Toxizität und Verbreitung vorliegen, wie beispielsweise für Mykotoxine von Schimmelpilzen der Gattung Fusarium spp. Es existieren jedoch Sekundärmetabolite, für die zum jetzigen Zeitpunkt keine Grenzwerte benannt werden können, da die Datenlage nicht ausreichend ist. Dazu zählen die Schimmelpilze der Gattung Alternaria, welche auch als „emerging mycotoxins“ bezeichnet werden. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation werden drei Publikationen vorgestellt, welche die Untersuchung von elf ausgewählten Alternaria und fünf Fusarium Sekundärmetaboliten zum Ziel hatten. Dabei wurde die potentielle Detoxifizierung der Sekundärmetabolite und deren toxikologische Wirkungen in Zellkultur, sowie im Zell-freien System untersucht. Die Ergebnisse aus Publikation 1 zeigen, dass der zelluläre Detoxifizierungsweg Nrf2/ARE ein Ziel des Alternaria Mykotoxins ATX II darstellt. Dieser Signalweg ist von Bedeutung für die Expression einer Reihe von Enzymen, die der Zelle bei der Detoxifizierung von Xenobiothika dienen. Die Experimente aus Publikation 2 demonstrieren, dass humane Topoisomerase II ebenfalls ein Ziel für einige der getesteten Alternaria und Fusarium Mykotoxine darstellt. Topoisomerase II ist ein essentielles Enzym, das die korrekte Topologie der DNA gewährleistet. Die Inhibierung dieses Enzyms durch Pilzmetabolite ist vermutlich durch die Homologie zur bakteriellen Topo II bedingt. In Publikation 3 wurde ein neuer sekundärer Fusarium Metabolit identifiziert, der sich aufgrund seiner Toxizität in Zellkulturtests als interessant für weitere zukünftige Forschung heraus kristallisiert hat. Zusammengefasst konnten die Ergebnisse der Dissertation neue toxikologische Wirkmechanismen und Detoxifizerungswege der getesteten Alternaria und Fusarium Sekundärmetabolite zeigen.

Abstract

(Englisch)

Food-infesting moulds that produce mycotoxins pose a health risk to humans and animals. Hence, regulatory limits have been established for some secondary metabolites, for which sufficient data about toxicity and exposure exist, e.g. some mycotoxins from Fusarium spp. However, there are secondary metabolites for which no regulatory limits are in place yet, due to the limited amount of data. One example thereof are secondary metabolites produced by molds of the genus Alternaria, also referred to as “emerging mycotoxins”. In this PhD thesis, eleven secondary metabolites from Alternaria and five from Fusarium moulds were investigated for their toxicological mechanisms. The three presented publications investigate potential detoxification pathways and toxicologically relevant methods of action of these fungal metabolites. The results of publiation 1 ould show that the Nrf2/ARE-pathway plays a role in cellular detoxification of ATX II. This vital signalling pathway plays an important role in the expression of cellular enzymes in order to detoxify xenobiotics. The experiments of publication 2 could identify human topoiomserase II as target of several tested Alternaria mycotoxins with diverse chemical structures and of one Fusarium metabolite. Topoisomerase II plays a role in maintaining the correct topology of DNA. We could show that the inhibition of the human topoisomerase II by fungal secondary metabolites is presumably caused by the homology between human and bacterial topo II. In publication 3, a novel secondary metabolite from Fusarium was identified as potently toxic in cell culture experiments, the dimeric naphthoquinone. Taken together, the results of this PhD thesis indicated new toxicological mechanisms and detoxification pathways of selected Alternaria and Fusarium secondary metabolites.

Autor*innen

Katharina Jarolim

Haupttitel (Englisch)

Studies on the toxicological impact of selected secondary metabolites from Alternaria and Fusarium fungi

Paralleltitel (Deutsch)

Toxikologische Relevanz ausgewählter Sekundärmetabolite der Schimmelpilze Alternaria und Fusarium

Publikationsjahr

2018

Umfangsangabe

82 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Bettina Grasl-Kraupp ,

Christian Friedrich Wilhelm Becker

Klassifikationen

35 Chemie > 35.70 Biochemie: Allgemeines ,

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC15275391

Utheses ID

48493

Studienkennzahl

UA | 796 | 605 | 419 |

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Schlagwörter