Entschlüsselung der Chromatin-Dynamik pilzlicher Gencluster

Die Bevölkerung wächst stetig. Gleichzeitig nimmt die landwirtschaftlich nutzbare Fläche ab. Begrenzte Nahrungsmittelressourcen werden daher in naher Zukunft zu einer globalen Herausforderung. Dieses Problem wird in Zeiten, in denen der Klimawandel und geopolitische Krisen die weltweite Nahrungsmittelversorgung zusätzlich gefährden, noch deutlicher und dringlicher. Pflanzenkrankheiten, die durch Pilze verursacht werden, stellen die größte Bedrohung für die weltweite Lebensmittelversorgung dar. Die Suche nach nachhaltigen Möglichkeiten zur Begrenzung von Krankheiten und des Verderbs von Lebensmitteln, die durch Mykotoxine verursacht werden, bleibt aber eine zentrale Herausforderung. Bis heute gibt es keine Anbaustrategie, die Mykotoxinkontaminationen vollständig eindämmt und zugleich die Einhaltung der offiziellen Grenzwerte (festgelegt durch die EG-Verordnung Nr. 1881/2006) garantiert. Darüber hinaus zeigen veröffentlichte Pilzgenome die enorme genetische Kapazität zur Produktion von bisher unbekannten, potenziell toxischen Verbindungen (so genannte Sekundärmetabolite, SMs), die bisher noch nicht einmal in Betracht gezogen wurden. Dies wird auch durch die Tatsache unterstrichen, dass sich Pilzgemeinschaften schnell an sich ändernde Umweltbedingungen anpassen, z. B. wird das Vorkommen von Mykotoxinen durch Wetterschwankungen und den Klimawandel beeinflusst. Außerdem sind Pilze dafür bekannt, dass sie hochwirksame Antibiotika (z. B. Penicillin) produzieren. Da die Antibiotikaresistenz eine der größten Bedrohungen für die globale Gesundheit, die Ernährungssicherheit und die Entwicklung unserer Zeit darstellt, ist die Entdeckung neuer Antibiotika dringend erforderlich. Wenn nicht sofort gehandelt wird, steuern wir auf ein post-antibiotisches Zeitalter zu, in dem gewöhnliche Infektionen und kleinere Verletzungen wieder lebensbedrohlich werden können. In beiderlei Hinsicht ist die Kenntnis der Determinanten, die die pilzliche SM-Biosynthese steuern, eine zentrale Herausforderung in diesem Forschungsbereich. Die Ausschöpfung des gesamten genetischen Potenzials SM-produzierender Pilze wird dadurch eingeschränkt, dass nur ein Bruchteil dieser Verbindungen unter Standard-Laborbedingungen produziert wird. In den letzten Jahren hat sich die Chromatinstruktur, die durch Veränderungen in den Histonmarkierungen bestimmt wird, als Schlüsselakteur bei der Regulierung der SM-Genexpression herausgestellt. Ein Durchbruch war die Erkenntnis, dass in der Gattung Fusarium ein großer Teil der SM-Gene durch fakultatives Heterochromatin stillgelegt werden. Die Verwendung von Stämmen mit einem Defekt im falkultativen Heterochromatin wird der Schlüssel sein, um das chemische Potenzial von Schimmelpilzen voll auszuschöpfen.