Epi- and chemogenomic engineering to find novel Natural Bioactive molecules from Fungi

In Verbindung mit der groß angelegten Genomsequenzierung von Pilzen und Oomyceten bieten diese Entdeckungen neue technische Mittel für sogenannte „Genom Mining“-Kampagnen bei Pilzen, die eine wesentlich bessere Nutzung der großen chemischen Vielfalt von Pilzen ermöglichen würden. In diesem translationalen Wissenschaftsprojekt schlagen wir vor, dieses Grundlagenwissen für die Entdeckung neuer natürlicher bioaktiver Substanzen aus dem verborgenen chemischen Raum der Pilze zu nutzen. Aus früheren Screenings in kleinem Maßstab und zusätzlichen vorläufigen Daten haben wir bereits einen soliden Konzeptnachweis erbracht, dass mit dieser Strategie viele neue Moleküle gefunden werden können. Wir schlagen hier vor, systematisch chromatin-modifizierende Methoden einzusetzen und unsere große und vielfältige eigene Stammsammlung in einem Hochdurchsatz-Screening-Format (HTP) zu nutzen. Die Techniken und die Infrastruktur für ein derartiges Projekt sind an unserem Institut und der assoziierten BMOSA Core-Facility (https://boku.ac.at/cf/bmosa) verfügbar. Mit diesem HTP-Ansatz werden wir die stillgelegten Bereiche in den Genomen von Tausenden verschiedener Pilze aus etwa 400 verschiedenen Gattungen aktivieren. Für jedes Pilzisolat werden wir insgesamt mindestens sieben verschiedene "Aktivierungs-Strategien“ zur Öffnung des Chromatins anwenden, von denen vier völlig neu sind, aber trotzdem bereits unveröffentlichte Konzeptnachweise aus unserem Labor zur Verfügung stehen. Wir werden gezielt nach Substanzen suchen, die das Wachstum von Ascomyceten oder Oomyceten unterdrücken oder eine zurückdrängende oder tödliche Wirkung auf Nematoden und Insekten haben. In diesem Bereich gibt es eine enge Kooperation mit dem beteiligten Industrieunternehmen. Bereits zu Projektbeginn steht die komplette Pipeline von der HTP-Stammkultivierung und Aktivitäts-Bioassays für Pilze und Oomyzeten zur Verfügung. Neuartige HTP-Formate werden im Rahmen dieses Projekts als zusätzlicher innovativer Aspekt implementiert. Die chemische Isolierung und Charakterisierung der aktiven Moleküle bis hin zu deren Toxizitätstests und Studien zur Wirkungsweise werden dann ebenfalls in unseren Labors durchgeführt. Wir gehen davon aus, dass wir mit diesem Ansatz auf jeden Fall neue wissenschaftliche Grundlagen erforschen, um die Regulierung der pilzlichen Sekundärstoffproduktion besser zu verstehen. Der Hauptnutzen wird jedoch die Entdeckung einer Vielzahl neuartiger natürlicher bioaktiver Substanzen sein, die in Zukunft von dem teilnehmenden Unternehmenspartner zu spezifischen und sicheren Naturstoffen gegen landwirtschaftliche Krankheitserreger und Schädlinge weiterentwickelt werden können.