Projektbeschreibung
Aufbau und Evolution augenähnlicher Strukturen bei Pilzen
Höhere Organismen besitzen Augen, komplexe optische Systeme, mit denen sie Licht empfangen und wahrnehmen können, was ihnen zweifellos eine einzigartige Sicht auf die Welt eröffnet. Mehrere mikrobielle eukaryotische Abstammungslinien haben ähnliche Strukturen für die Lichtwahrnehmung entwickelt. Das EU-finanzierte Projekt FungEye wird sich auf den Pilz Blastocladiella emersonii konzentrieren, dessen Lichtwahrnehmungsorganelle auf dem einzigartigen CyclOp-Fusionsprotein beruht. Das Ziel der Forschenden lautet, Struktur und Funktion dieser einzigartigen Organelle zu charakterisieren, da sie in optogenetischen Studien als Werkzeug dienen kann. Die Arbeit wird völlig neue Informationen darüber ergeben, wie die Lichtwahrnehmung bei den Pilzen entstanden ist und sich weiterentwickelt hat, sowie der Entwicklung synthetischer lichtwahrnehmender Systeme den Weg bereiten.
Ziel
Light perception is one of the most important sources of information for life on Earth. Its importance is such, that several microbial eukaryotic lineages independently evolved analogous sub-cellular ‘eye-structures’ to achieve a similar function. In the microbial lineages we see a similar ‘recipe’ for these systems; a light occluding or refractory surface positioned next to an action potential-generating opsin rich membrane layer. These systems represent one of the most spectacular cases of multiple convergent evolution of a cellular system.
Recently, one such eye-organelle structures was described in the early-diverging zoosporic fungi Blastocladiella emersonii (Be). This putative organelle relies on a unique fusion protein (CyclOp), of a rhodopsin domain and a guanylyl cyclase domain to perceive light. Due to the capability of the CyclOp protein to control the intracellular cGMP levels of the cell, it has been intensely studied as an optogenetic tool for signalling-dependent studies. These results highlight the importance of discovery science in non-standard model microbes. However, we still do not know which cellular and molecular elements compose the wider CyclOps-system and how they interact with each other. What is more, the evolutionary history and origin of the organellar protein network remains unknown.
The FungEye project aims to characterize the cellular structure, proteome and evolutionary ancestry of this novel light perception organelle. For this we will reconstruct the complete 3D cell architecture of Be zoospores to understand this cellular structure and characterize the wider protein network of the CyclOps-system. Once characterized, we will be able to reconstruct the CyclOps-organelle evolutionary history through its proteome by phylogenomics. Such progress will not only allow us to study how light perception evolved in fungi but also to identify functions useful for building synthetic light perceiving cellular systems.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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