Wiener Wissenschaftlern ist es gelungen, Schimmelpilze die bisher als asexuell galten, mit biochemischen Tricks zur sexuellen Fortpflanzung zu veranlassen. Die neuen Ergebnisse könnten helfen, in Zukunft billigeren Biotreibstoff herzustellen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).
Denn der Schimmelpilz Trichoderma reesei wurde mit gutem Grund ausgewählt: „Dieser Pilz ist der Hauptproduzent für die biotechnologische Gewinnung von Zellulose-abbauenden Enzymen“, erklärt Verena Seidl-Seiboth von der Technischen Universität (TU) Wien. Solche Enzyme werden industriell in der Papier- und Textilindustrie und zur Herstellung von Bioethanol verwendet.
Könnte man den Pilz durch Züchtung dazu bringen, größere Mengen der Enzyme zu erzeugen, könnte Biotreibstoff billiger hergestellt werden – doch eine einfache Stammverbesserung mittels traditioneller Kreuzungsmethoden schien seit Jahrzehnten nicht möglich, da sich T. reesei immer nur asexuell vermehrte.
Kreuzungstyp und Geschlecht
Das Wiener Forschungsteam erkannte allerdings, dass T. reesei nicht völlig asexuell ist, sondern sehr wohl einen Abschnitt in der DNA aufweist, der den Kreuzungstyp des Pilzes bestimmt. Der Kreuzungstyp bei Pilzen ist vergleichbar mit dem Geschlecht bei Tieren: Nur Zellen unterschiedlichen Kreuzungstyps können sich gemeinsam sexuell fortpflanzen. Nachdem sich T. reesei nur asexuell vermehrt hatte, also immer nur identische genetische Kopien erstellt worden waren, hatten auch alle bisher im Labor gezüchteten Pilzzellen denselben Kreuzungstyp.
Aus einer Wildform derselben Spezies konnten die Forscher nun die beiden Kreuzungstypen getrennt isolieren um so einen passenden Partner für T. reesei zu bekommen, mit dem er sich sexuell fortpflanzen kann. „Wir können nun genau sagen, welche DNA notwendig ist um einen passenden Kreuzungstyp für die industriellen T. reesei Stämme zu erhalten“, berichtet Seidl-Seiboth. In bestimmten Fällen kann der Kreuzungstyp sogar gentechnisch „umgeschaltet“ werden.
Preiswertere Herstellung von Zellulose-abbauenden Enzymen
Die Möglichkeit der sexuellen Fortpflanzung wird den Wissenschaftlern zufolge die Stammverbesserung und damit die kostengünstigere Herstellung von Zellulose-abbauenden Enzymen massiv vereinfachen. Das trägt zu billigeren Produktionsmethoden bei, mit denen man Biotreibstoff aus nicht für Nahrungsmittel verwertbaren Pflanzenteilen erzeugen kann. Bisher waren Verbesserungen der T. reesei-Stämme nur mit gentechnischen Methoden möglich – oder durch künstlich verstärkte Mutation – etwa durch UV-Licht oder mutagene Chemikalien.
Trichoderma reesei ist der erste biotechnologisch in großem Maßstab eingesetzte Schimmelpilz, für den eine sexuelle Kreuzungsmethode entwickelt werden konnte.
Forschungspreis für Seidl-Seiboth
Die Studie von Seidl-Seiboth und ihrem Team wurde nicht nur in PNAS veröffentlicht, sondern gab nun auch der Anstoß für ein fünfjähriges Industrieprojekt mit der Firma AB-Enzymes. Die Österreichische Gesellschaft für Molekulare Biowissenschaften würdigt Seidl-Seiboths wissenschaftlichen Erfolg deshalb heute mit dem VWR-Forschungspreis.
(idw – Technische Universität Wien, 28.09.2010 – DLO)
