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Utilization of the fungal surface-active protein hydrophobin as a tag for monitoring physiological responses of Trichoderma to biotic and abiotic influences
Sabine Schiessler
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Mikrobiologie, Mikrobielle Ökologie und Immunbiologie
Betreuer*in
Irina Druzhinina
DOI
10.25365/thesis.55252
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21480.44985.574264-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Trichoderma enthält über 300 Arten vielseitiger Physiologien, weltweit verbreitet über diverse Lebensräume. Etliche Trichoderma Arten sind wichtig für Industrie und Landwirtschaft, manche können jedoch eine Gefahr für menschliche Gesundheit und Anwendungen darstellen. Das Verständnis der Physiologie von Trichoderma und seiner Interaktionen mit anderen Pilzen ist für dessen Anwendung und das Überwinden seiner Herausforderungen von entscheidender Bedeutung. Das Trichoderma Genom ist angereichert mit kleinen, sezernierten, amphiphilen, oberflächenaktiven Proteinen genannt Hydrophobine, von denen angenommen wird, dass sie einen wesentlichen Beitrag zum Umwelt-Opportunismus dieser Gattung leisten, da sie das spontane hydrophobe Schalten der Pilzoberfläche ermöglichen. Zur Untersuchung von Pilz-Pilz-Interaktionen wurde In dieser Arbeit Trichoderma guizhouense verwendet, welches ein Hydrophobin-Gen, das das Hydrophobin 8 Protein (HFB8) kodiert, mit einem mRFP-Tag überexprimiert (TguiOEhfb8). Das heterologe hfb8::mrfp Konstrukt enthält den Pcdna1 Promotor von T. reesei, der in der Enzymproduktion in Trichoderma weit verbreitet ist. Die Funktion seines nativen Gens cdna1 wurde jedoch bisher nicht untersucht. Um den Einfluss von Stressfaktoren auf die Pcdna1 Regulierung zu testen, wurde TguiOEhfb8 mehreren Faktoren ausgesetzt. Die Aktivierung von Pcdna1 wurde durch Extraktion von HFB8mRFP und Messen der mRFP-Intensität sowie durch die Bestimmung des Transkriptionslevels von cdna1 in drei Trichoderma Arten durch qPCR gemessen. Die Interaktion zwischen T. guizhouense und Fusarium oxysporum (FOC4) zeigte keine Penetration oder Abbau von Hyphen, jedoch engen Kontakt, der durch FOC4 initiiert wurde. Es wurde festgestellt, dass Pcdna1 durch Umweltfaktoren beeinflusst wird. Es wird angenommen, dass der Promoter durch ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Stressfaktoren und zellulärer Mechanismen reguliert wird, was auch stark vom Trichoderma Stamm abhängig zu sein scheint. Die Überexpression von HFB8mRFP unter Pcdna1 führte zu einem starken Phänotyp, einschließlich einer langsameren Wachstumsrate und verringerter Hydrophobie (hydrophil) des T. guizhouense Mycel. Dies ist vermutlich das Ergebnis der Herunterregulierung anderer regulatorischer Mechanismen. HFB8mRFP ist heterogen über die Myzeloberfläche von T. guizhouense verteilt und reichert sich in Vakuolen an, was auf einen speziellen sekretorischen Pfad für Hydrophobine hindeuten könnte. Da HFB8mRFP nicht in der Zellwand verankert ist und sich an der Oberfläche des Pilz-Interaktionspartners ansammelt, ist dieses Konstrukt nicht für die Untersuchung von Pilz-Pilz-Interaktionen geeignet. Diese Arbeit gab einen Einblick in die bisher als mykoparasitisch beschriebenen Interaktionen von T. guizhouense mit FOC4, wobei FOC4 bisher als Wirt galt. Darüber hinaus gab die Akkumulation von HFB8mRFP in Vakuolen einen potenziellen Hinweis auf einen spezialisierten sekretorischen Weg von Hydrophobinen, was wichtige Eigenschaften dieser essentiellen Proteine aufdecken könnte. Und schließlich ergab die Studie des Pcdna1 Promotors starke Beweise dafür, dass er nicht konstitutiv ist und dass sein natives Gen cdna1 eine Rolle in der Trichoderma Stressreaktion spielen könnte.
Abstract
(Englisch)
Trichoderma is a genus of over 300 species with versatile physiologies widespread across the globe and habitats. Several Trichoderma species are important in industry and agriculture, but some can also pose a threat to human health and applications. Understanding Trichoderma physiology and fungal-fungal interactions is vital for perfecting its application and understanding its challenges. The Trichoderma genome is enriched in small, secreted, amphiphilic, surface-active fungal proteins called hydrophobins, which are thought to play an integral part in the environmental opportunism of this genus, as it facilitates spontaneous hydrophobic switching of the fungal mycelial surface. In this thesis Trichoderma guizhouense overexpressing a hydrophobin gene encoding the hydrophobin 8 protein (HFB8) with an mRFP tag (TguiOEhfb8) was used to investigate Trichoderma fungal-fungal interactions. The heterologous hfb8::mrfp construct was controlled by the Pcdna1 promoter from T. reesei, which is widely used in heterologous enzyme production in Trichoderma. However, the function of the native gene – cdna1, has so far not been studied thoroughly. To test the influence of ambient stresses on Pcdna1 regulation, TguiOEhfb8 was exposed to several environmental factors. Pcdna1 activation was measured by extracting HFB8mRFP and measuring mRFP intensity, as well as measuring transcription levels of the cdna1 gene in three Trichoderma species by qPCR. The analysis of hyphal interactions between T. guizhouense and Fusarium oxysporum (FOC4) did not show any penetration or hyphal degradation, but revealed close hyphal contact, which was initiated by FOC4. Pcdna1 was found to be ambiguously influenced by several ambient factors and is believed to be regulated by a complex interplay of different stress factors and cellular pathways. Its regulation further appears to be strongly strain-dependent. The overexpression of HFB8mRFP under Pcdna1 resulted in a strong phenotype including slower growth rate and reduced surface hydrophobicity (hydrophilic) of T. guizhouense. This is most likely the result of the downregulation of other regulatory pathways. HFB8mRFP is heterogeneously distributed across the T. guizhouense mycelial surface and accumulates in vacuoles, which might hint at a specialized secretory pathway for hydrophobins. As HFB8mRFP does not stay attached to the cell wall and was found to accumulate at the surface of the fungal interaction partner, it is not suitable for the monitoring of the fungal-fungal interactions. This thesis gave an insight into the interaction of T. guizhouense with FOC4 that was previously known as mycoparasitic with FOC4 being a host. Further, the accumulation of HFB8mRFP gave a potential hint at a specialized secretory pathway of hydrophobins, which could result in the discovery of important properties of these essential proteins. And lastly, the study of the Pcdna1 promoter resulted in strong evidence that it is not constitutive and that its underlaying gene cdna1 might play a part in Trichoderma stress response.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Trichoderma hydrophobins fungal-fungal interactions cdna1 stress-response
Schlagwörter
(Deutsch)
Trichoderma Hydrophobine Pilz-Pilz Interaktionen cdna1 Stressreaktion
Autor*innen
Sabine Schiessler
Haupttitel (Englisch)
Utilization of the fungal surface-active protein hydrophobin as a tag for monitoring physiological responses of Trichoderma to biotic and abiotic influences
Paralleltitel (Deutsch)
Anwendung des oberflächenaktiven Pilz-Proteins Hydrophobin als Tag zur Untersuchung physiologischer Reaktionen von Trichoderma auf biotische und abiotische Einflüsse
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
120 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Irina Druzhinina
AC Nummer
AC15228428
Utheses ID
48830
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |