Genetischer Werkzeugkasten für Pilzinfektionen
Pilzinfektionen stellen in der Tat eine erhebliche Bedrohung für den Wohlstand dar, indem sie Anbaupflanzen befallen und manchmal schädliche Giftstoffe produzieren. Die Häufigkeit von Pilzkrankheiten beim Menschen nimmt zu, besonders in Fällen, wo das Immunsystem geschwächt ist. Ein Grund für diese alarmierende Entwicklung ist, dass Pilze ohne weiteres genetisches Material austauschen können und die Evolution dann den fähigsten Nachwuchs auswählen kann. Diese Eigenschaft wurde durch den Anstieg des internationalen Handels verstärkt, indem der verfügbare Genpool für Vermischung oder Rekombination vergrößert wurde. Das Projekt FUNGI-PATHNCODE ('The genomic basis of emerging fungal pathogenicity') wollte herausfinden, warum Pilze ihre Fähigkeit, Menschen zu infizieren, genetisch gesehen so stark weiterentwickelt haben. Neben der Identifizierung der allgemeinen Werkzeuge für die Infektion untersuchten die Forscher, ob es Unterschiede zwischen Krankheitserregern für Tiere bzw. Pflanzen gibt. Die Forscher erstellten Stammbäume (Phylume) von verschiedenen Pilzarten: zwei pathogene Candida-Arten, eine Reihe von Arten von Microbotyrum, die Nelken infizieren, sowie eine Gruppe von Pilzen, von denen einer ein wichtiger Erreger von Reis ist. Für jedes Gen wurde ein phylogenetischer Stammbaum erstellt und die Ergebnisse, ein Phylum, zeigte Gene, die allen Arten gemeinsam waren, und artenspezifische Gene auf. Es stellte sich heraus, dass die Evolution von pathogenen Pilzen auf der Genduplikation basierte, gefolgt von einer adaptiven Evolution durch positive Selektion. Die Wirksamkeit eines Pathogenes ist vor allem abhängig vom Wirt. Darüber hinaus kann die adaptive Evolution bei pathogenen Pilze in einer relativ kurzen Zeit auftreten: in ein paar Millionen Jahren. Diese Arten wurden in dieser Zeitspanne nicht nur pathogen, sie entwickelten auch die Fähigkeit, neue Wirte zu infizieren - also Pflanzen, Tiere und Menschen. Die rasche Entwicklung der Pathogenität bei Microbotyrum ermöglichte eine Wirtsspezifität gefolgt von Artbildung und der Entstehung einer neuen Art. Innerhalb der neuen Spezies kam es dann zu einer langsameren, konservativeren Evolution. In dem Reispathogen sind Proteine absondernde Gene stark vertreten, was für die Infektion sehr wichtig ist. Die Forscher glauben, dass die für die Infektion des Menschen wichtigen Gene innerhalb der Phylums liegen. Die Arbeiten werden über das Ende des Projekts hinaus fortgesetzt und sich auf die Bedeutung regulatorischer Netzwerke im Gegensatz zu Genen in der Evolution der Pathogenität konzentrieren. Ein Verständnis der genetischen Grundlagen der Entwicklung von Pathogenität könnte relevante Genfunktionen aufzeigen, die für den Anstieg der Bedeutung von Pilzen bei mikrobiellen Infektionen wichtig sind. Letztendlich kann dies zur Entwicklung neuer Arzneimitteltargets führen.
Schlüsselbegriffe
pathogene Pilze, Mensch, Infektion, Gen, Phylum, Arzneimitteltarget
