{"id":90682,"date":"2026-10-23T12:46:21","date_gmt":"2026-10-23T10:46:21","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/promotionsstipendium\/20024-026\/"},"modified":"2026-10-23T12:46:21","modified_gmt":"2026-10-23T10:46:21","slug":"20024-026","status":"publish","type":"promotionsstipendium","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/promotionsstipendium\/20024-026\/","title":{"rendered":"Untersuchungen zur Peptidstruktur, Bioaktivit\u00c3\u00a4t und Regulation des \u00e2\u20ac\u0161mixed RiPP systems\u00e2\u20ac\u02dc aus Streptomyces griseus S4-7, das an einer dreiteiligen Symbiose mit Erdbeerpflanzen und best\u00c3\u00a4ubenden Bienen beteiligt ist"},"content":{"rendered":"

Phytopathogene Pilze stellen eine besondere Herausforderung f\u00c3\u00bcr die globale Agrarwirtschaft dar, da sie f\u00c3\u00bcr 10-15 % der weltweiten Ertragsverluste bei den bedeutendsten Kulturpflanzen verantwortlich sind. Die Gattung Fusarium<\/em> z\u00c3\u00a4hlt dabei zu den schwerwiegendsten bodenb\u00c3\u00bcrtigen Pathogenen und verursacht weltweit erhebliche Sch\u00c3\u00a4den an zahlreichen wirtschaftlich bedeutsamen Nutzpflanzen. Diese Verluste sind vor allem auf das breite Wirtsspektrum von Fusarium<\/em> zur\u00c3\u00bcckzuf\u00c3\u00bchren, das unter anderem Getreide wie Weizen, Mais und Gerste; H\u00c3\u00bclsenfr\u00c3\u00bcchte wie Erbsen und Bohnen; sowie Gem\u00c3\u00bcse wie Tomaten, Gurken und Kartoffeln beinhaltet. In der Regel erfolgt die Bek\u00c3\u00a4mpfung phytopathogener Pilze durch den Einsatz chemischer Pestizide, die zwar hochwirksam, aber nicht umweltfreundlich sind. Ein alternativer und vielversprechender Ansatz bei der Bek\u00c3\u00a4mpfung von Pflanzenkrankheiten ist der Einsatz biologischer Kontrollst\u00c3\u00a4mme, bei der lebende Organismen (wie Bakterien) eingesetzt werden, um die Aktivit\u00c3\u00a4t von Pflanzenpathogenen zu verringern.<\/p>\n

In diesem Projekt geht es um das Bakterium Streptomyces griseus<\/em> S4-7, welches erstmals aus der Rhizosph\u00c3\u00a4re einer Erdbeerpflanzen-Monokultur isoliert wurde, die eine spezifische Bodensuppressivit\u00c3\u00a4t gegen\u00c3\u00bcber der Fusarium-Welke entwickelt hatte. S. griseus S4-7<\/em> ist als Endophyt auch in der Lage, die Bl\u00c3\u00bcten der Erdbeerpflanzen zu kolonisieren und im Zuge der Best\u00c3\u00a4ubung durch Bienen verbreitet zu werden. Im Gegenzug erhalten die Best\u00c3\u00a4uber Schutz vor Entomopathogenen. Die F\u00c3\u00a4higkeit, die Fusarium-Welke zu unterdr\u00c3\u00bccken wurde mit der Expression eines Gens kodierend f\u00c3\u00bcr eine Klasse II Lanthipeptid-Synthetase korreliert. Im Genom von S. griseus<\/em> S4-7 konnte dieses Gen einem zuvor nicht charakterisierten Biosynthese-Gencluster (BGC) zugeordnet werden, dem mrs<\/em> (mixed RiPP system) BGC. Das mrs<\/em> BGC und die darin kodierten Metaboliten nehmen somit eine wichtige \u00c3\u00b6kologische Rolle im Verbund zwischen Bakterien, Pflanzen und Insekten ein.<\/p>\n

Ziele dieses Projekts beinhalten die vollst\u00c3\u00a4ndige Aufkl\u00c3\u00a4rung der Biosynthese der im mrs<\/em> BGC kodierten Metaboliten. Anschlie\u00c3\u0178end soll eine Bewertung der Aktivit\u00c3\u00a4t dieser Metaboliten gegen\u00c3\u00bcber verschiedenen phytopathogenen Pilzen in vitro<\/em> und in planta<\/em> an verschiedenen Nutzpflanzen erfolgen. Ein weiteres Ziel des Projekts besteht darin, die Verbreitung dieses Systems zu untersuchen. Dazu sollen unter anderem Bodenproben und metagenomische Daten aus verschiedenen \u00c3\u00b6kologischen Kontexten auf das Vorhandensein von mrs<\/em>-verwandten Genen analysiert werden.<\/p>\n

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Erste Ergebnisse:<\/p>\n

Im Verlauf des ersten Projektjahres konnten bedeutende Fortschritte bei der Optimierung der Produktion der kodierten RiPPs erzielt werden. Ziel dieser Arbeiten war es, ausreichende Mengen des Peptids herzustellen, um zuk\u00c3\u00bcnftig eine effiziente Isolierung f\u00c3\u00bcr weiterf\u00c3\u00bchrende Analysen zu erm\u00c3\u00b6glichen.<\/p>\n

Dar\u00c3\u00bcber hinaus wurde der in planta<\/em> suppressive Effekt des Stammes S4-7 gegen\u00c3\u00bcber weiteren phytopathogenen Pilzen untersucht. Diese Tests wurden nicht nur auf unterschiedlichen pathogenen Pilzarten, sondern auch an verschiedenen Pflanzenmodellen durchgef\u00c3\u00bchrt.<\/p>\n

Eine erweiterte bioinformatische Analyse von vollst\u00c3\u00a4ndigen Genomen sowie metagenomisch assemblierten Genomen (MAGs) zeigte au\u00c3\u0178erdem, dass das untersuchte RiPP-System in einer Vielzahl von Aktinobakterien vorkommt. Besonders auff\u00c3\u00a4llig war eine signifikante Anreicherung dieses Systems in Bakterien, die in enger Assoziation mit Pflanzen leben.<\/p>\n

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Zweites F\u00c3\u00b6rderjahr:<\/p>\n

Die Struktur des fehlenden RiPPs aus dem mrs<\/em> BGC konnte erfolgreich aufgekl\u00c3\u00a4rt werden. Dabei handelt es sich um ein neuartiges zyklisches Peptid. Anschlie\u00c3\u0178ende Tests dieses Stoffes zeigten keine Bioaktivit\u00c3\u00a4t gegen\u00c3\u00bcber Bakterien und phytopathogenen Pilzen. Dies unterstreicht die Hypothese, dass es sich bei diesem Stoff um einen m\u00c3\u00b6glichen Effektor f\u00c3\u00bcr die Regulation des mrs<\/em> Systems handelt.<\/p>\n

Zudem wurden gezielte Gendeletionen in regulatorischen Genen vorgenommen und sollen demn\u00c3\u00a4chst um Genexpressionsanalysen erg\u00c3\u00a4nzt werden. Die bisherigen Ergebnisse liefern erste wertvolle Einblicke in die Regulation und Bioaktivit\u00c3\u00a4t der Peptide und bilden die Grundlage f\u00c3\u00bcr weiterf\u00c3\u00bchrende Untersuchungen.<\/p>\n

Dar\u00c3\u00bcber hinaus ist geplant, Metaboliten aus anderen BGCs gezielt heterolog zu produzieren. Die hierbei produzierten Naturstoffe sollen anschlie\u00c3\u0178end aufgereinigt und hinsichtlich ihrer Bioaktivit\u00c3\u00a4t getestet werden, um ihr Wirkungsspektrum gegen\u00c3\u00bcber verschiedenen phytopathogenen Organismen und ihre \u00c3\u00b6kologischen Rollen zu erfassen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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