Instabile Verbindungen: Fehlregulierte COT-1-Kinase-Aktivität und der Verlust des HAM-15-Proteins beeinträchtigen die Koordination pilzlicher Zell-Zell-Interaktionen

Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand die Untersuchung der Serin/Threonin-Kinase COT-1 im filamentösen Ascomyceten Neurospora crassa. Frühere Arbeiten basierten auf der temperatur-sensitiven Mutante cot-1. Zur gezielten funktionellen Charakterisierung wurde eine analog-sensitive Variante (COT-1M291A) etabliert, die eine chemisch kontrollierbare Inaktivierung der Kinaseaktivität ermöglicht. So konnten erstmals mikroskopische Analysen von Zellen mit temporär inhibierter COT-1-Aktivität durchgeführt und neue, zeitlich aufgelöste Einblicke in ihre Funktion gewonnen werden. Die Inhibition von COT-1 führte zu stark hyperverzweigtem Wachstum der Hyphen und auskeimenden Konidiosporen sowie zu deutlich reduzierter Zell-Zell-Interaktion im Kontext somatischer Zellfusionen. Im Gegensatz zu klassischen Fusionsmutanten war dieser Prozess jedoch nie vollständig aufgehoben. Untersuchungen fluoreszenzmarkierter Proteine, die die Zell-Zell-Kommunikation vermitteln, zeigten eine häufige Fehllokalisation an den Zellspitzen. Zudem akkumulierten dort Polarisationsmarker wie das Formin BNI-1 und Aktin. Die Beobachtung von GUL-1-abhängigen Stressgranula in Zellen mit reduzierter COT-1-Aktivität deutet darauf hin, dass COT-1 über die Phosphorylierung des mRNA-bindenden Proteins GUL-1 an deren Auflösung beteiligt ist. Eine unzureichende Phosphorylierung könnte die persistierende Bildung von Stressgranula und damit den charakteristischen Wachstumsdefekt verursachen. Darüber hinaus wurde versucht, die Zellwandsensoren WSC-1 und HAM-7 fluoreszenzmikroskopisch zu lokalisieren, da Zellen mit verminderter COT-1-Aktivität eine verdickte Zellwand aufweisen. Obwohl die direkte Visualisierung nicht gelang, ergaben sich funktionelle Hinweise: WSC-1 scheint nicht allein für die Aktivierung der MAP-Kinase MAK-1 verantwortlich zu sein, da MAK-1-GFP selbst im Δwsc-1-Stamm weiterhin an Zellkontaktstellen lokalisiert war. Die Ergebnisse weisen demnach auf alternative Signalwege zur Aktivierung von MAK-1 hin. In einem weiteren Teil der Arbeit wurde das bislang in N. crassa uncharakterisierte Gen NCU00938 (ham-15) untersucht und seine zentrale Rolle bei der Etablierung einer pilzlichen Kolonie aufgezeigt. Die Deletion dieses Gens führte zu vollständigem Verlust der Zell-Zell-Kommunikation und stark verzögerter Kolonieetablierung. Interessanterweise konnten Δham-15-Keimlinge in seltenen Fällen mit Wildtyp-Zellen fusionieren. Die gewonnenen Erkenntnisse erweitern das bestehende Arbeitsmodell zur somatischen Zellfusion in N. crassa. Mit HAM-15 wurde ein neuer Faktor der Zell-Zell-Kommunikation identifiziert, und die Untersuchungen mit der analog-sensitiven Kinase COT-1M291A verdeutlichen, dass die Kinaseaktivität von COT-1 nicht nur für das polare Wachstum, sondern auch – direkt oder indirekt – für das präzise Zusammenspiel der Proteine der Zell-Zell-Interaktion entscheidend ist.