PhD forsvar Marie Louise Klejnstrup: Mapping of secondary metabolites to their synthase genes in Aspergillus species.
Aspergillus svampe har indflydelse på mange facetter af menneskets liv. Et vigtigt aspekt er eksempelvis deres produktion af forskellige komplekse kemiske forbindelser også kaldet de sekundære metabolitter. Sekundære metabolitter er i løbet af de sidste århundrede i stigende grad blevet brugt som medikamenter og som inspiration til syntese af nye biologisk potente stoffer. Genomerne af flere arter indenfor Aspergillus er gennem det sidste årti blevet sekventeret, hvilket har medført et øget fokus på udredning af biosyntesen for disse produkter, ved identificering af de gener som koder for enzymerne, der katalyserer konstruktionen af metabolitterne.
Formålet med dette PhD studie var at udforske potentialet for produktionen af sekundære metabolitter i tre forskellige Aspergillus arter, A. oryzae, A. niger og A. nidulans.
Fra A. oryzae er flere nye metabolitter blevet identificeret, oprenset og strukturbestemt, blandt andet 13-desoxypaxilline, som er et mellemprodukt i biosyntesen af den tremorgene metabolit aflatrem, og flere metabolitter som er varianter af kendte metabolitter fra den patogene svamp A. flavus. Derudover er en ny isomer fra fumonisin mykotoksingruppen fundet og strukturbestemt ud fra en A. niger stamme.
Med henblik på A. nidulans’ veletablerede molekylærbiologiske værktøjer og det karakteriserede genetiske system blev hovedvægten af arbejdet lagt i at identificere nye metabolitter og efterfølgende koble dem til gener i denne svamp. Både kemiske, bl.a. variation af sammensætningen af vækstmedier, og genetiske metoder, bl.a. indsættelse og fjernelse af gener, er blevet anvendt til at aktivere produktionen af sekundære metabolitter. Konstruktionen af en knockout-mutantsamling for de 32 gener, der via bioinformatiske studier var forudsagt til at kode for polyketid-synthaser, dannede fundamentet for disse studier som inkluderede de ovennævnte kemiske og genetiske variationer.
Flere metabolitter bl.a. austinol, dehydroaustinol, cichorine, nidulol, 4-hydroxy-3,6-dimethyl-2-pyrone og asperugin A og B blev i løbet af studiet koblet til deres respektive synthase gener. Metabolitterne cichonidulol, demethylcichonidulol, nidubenzal A og B viste sig efter isolering og strukturbestemmelse at være helt nye stoffer. Derudover blev produktionen af juvenile hormone III aktiveret ved heterolog ekspression af et regulatorisk gen fra A. niger kombineret med dyrkning på komplekse medier.
Dette PhD studie har bidraget til den samlede viden om den kemiske diversitet af tre, på hver sin måde vigtige, skimmelsvampe, og arbejdet demonstrerer hvorledes avanceret kemisk analyse og effektive molekylærbiologiske teknologier sammenspiller til at kortlægge den fascinerende sekundære metabolisme i skimmelsvampe.