Die verborgene Welt pilzlicher Krankheitserreger entdecken
Dr. Slavica Janevska, Leibniz Institute for Natural Products Research and Infection Biology, Jena
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Zum Welttag der Pilze freuen wir uns, die Perspektive von Dr. Slavica Janevska, zu teilen, die über die bemerkenswerte Vielfalt und Bedeutung von Pilzen reflektiert, von ihrer essenziellen Rolle in Ernährung, Biotechnologie und der Entdeckung von Naturstoffen bis hin zu ihrer Bedeutung als aufkommende Krankheitserreger für Mensch und Pflanze. Basierend auf ihrem Werdegang und ihrer aktuellen Arbeit am Leibniz-HKI gibt Slavica einen Einblick in die faszinierende Biologie von Fusarium sowie in die Forschungsbemühungen, die darauf abzielen zu verstehen, wie sich diese Pilze anpassen, entwickeln und Krankheiten verursachen.
Lesen Sie Slavicas Perspektive im Folgenden und erfahren Sie, warum Pilze nicht nur unsere Feinde, sondern auch unsere Freunde sind.
Dr. Cláudia Vilhena
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Der Welttag der Pilze bietet eine ausgezeichnete Gelegenheit, darüber nachzudenken, wie wichtig Pilze für unsere Gesellschaft sind, aber auch die Erfolge des vergangenen Jahres unserer Forschungsgruppe zu betrachten, die sich mit dem reichsübergreifenden pilzlichen Krankheitserreger Fusarium am Leibniz-HKI in Jena beschäftigt.
Pilze, ob sichtbar oder nicht, sind von enormer Bedeutung für uns: Sie liefern nicht nur eine nahrhafte Nahrungsquelle, sondern sind auch unübertroffene Förderer des Pflanzenwachstums sowie Arbeitspferde für biotechnologische und industrielle Anwendungen. Sie produzieren wertvolle Verbindungen, von denen einige als Anti-Infektiva oder andere Medikamente eingesetzt werden. Natürlich produzieren sie solche Verbindungen nicht zu unserem Nutzen, sondern vielmehr als Moleküle zur Kommunikation, Verteidigung oder Virulenz unter natürlichen Bedingungen. Durch Selektion auf Überleben haben sich manche Pilze (tatsächlich die Minderheit!) so angepasst, dass sie verheerende Krankheiten bei Pflanzen und Menschen verursachen, die unsere Ernährungssicherheit und Gesundheit gefährden und Pilzen oft einen schlechten Ruf einbringen. Sowohl die guten als auch die schlechten Akteure sind gleichermaßen wichtig, und ich möchte diese Gelegenheit nutzen, um die Bedeutung der Pilzforschung für das Verständnis unserer Gesellschaft vom Makro- und Microverse hervorzuheben. Die Erforschung von Pilzen, die enger mit Tieren als mit Pflanzen verwandt sind, jedoch deutlich kürzere Generationszeiten haben, ermöglicht die Untersuchung evolutionärer Prozesse und Anpassungen an neue Selektionsdrücke unter Laborbedingungen – oder in manchen Fällen sogar unter natürlichen Bedingungen, etwa wenn rasch resistente Erregerlinien entstehen –, was ausgesprochen faszinierend ist.
Seit ich 2013 während meiner Masterarbeit an der Universität Münster begonnen habe, mit Fusarium-Arten zu arbeiten, habe ich nie zurückgeblickt. Großartige weibliche Vorbilder während meines Master- und Promotionsstudiums sowie mein völliges Aufgehen in der Forschung gaben mir den Mut, nach Abschluss meiner Promotion im Jahr 2017 eine akademische Karriere fortzusetzen. Dies führte mich zunächst zu einem einjährigen Postdoc am Leibniz-HKI, wo ich später, 2023, meine Nachwuchsforschungsgruppe gründete – unterbrochen von einem dreijährigen, durch die DFG geförderten Forschungsstipendium (heute bekannt als Walther-Benjamin-Programm) an der Universität Amsterdam.
Ich knüpfte an spannende Ergebnisse aus meiner Promotion zu mobilen akzessorischen Chromosomen an und daran, wie Histonmodifikationen zu deren genomischer Stabilität beitragen. Dies mündete in eine umfassende Studie zu H3K27-spezifischen Histonmodifikatoren, die selbst auf akzessorischen Chromosomen kodiert sind, sowie einen ersten Bericht darüber, dass sie zum gesamten epigenetischen Profil beitragen, veröffentlicht in diesem Jahr in Nucleic Acids Research.
Akzessorische Chromosomen sind ein besonders faszinierendes Mittel der pilzlichen Anpassung, da sie nicht zu den Haushaltsfunktionen beitragen, sondern häufig spezialisierte Funktionen wie Virulenzfaktoren kodieren, die wir an Fusarium oxysporum als Modell untersuchen. Diese Gruppe eng verwandter Pilze, historisch als Artenkomplex bezeichnet, erfährt derzeit durch die Beschreibung einzelner Arten eine Neueinteilung und umfasst reichsübergreifende Krankheitserreger, die mehrere Wirte befallen können, darunter Pflanzen und Tiere. Dies veranlasste die Weltgesundheitsorganisation, Fusarium-Arten in der ersten Fungal Priority Pathogens List, die 2022 veröffentlicht wurde, als hochprioritäre Erreger einzustufen. Bei dem pflanzenpathogenen F. oxysporum werden Virulenz und Wirtsspezifität durch akzessorische Chromosomen und die darin kodierten Virulenzfaktoren bestimmt, die nachweislich mobil sind und dadurch Virulenzeigenschaften übertragen können.
Obwohl ich ursprünglich aus dem Bereich der Pflanzenpathogene komme, arbeiten wir seit der Gründung meiner Nachwuchsforschungsgruppe (Epi-)Genetic Regulation of Fungal Virulence mit klinischen Isolaten von F. oxysporum und untersuchen derzeit, wie deren einzigartige akzessorische Chromosomen zur opportunistischen Virulenz beim Menschen beitragen. Dabei setzen wir ein breites Spektrum interdisziplinärer Methoden ein, darunter Gesamtgenomsequenzierung, Transkriptomik, Metabolomik, den Verlust und Transfer einzelner Gene oder ganzer akzessorischer Chromosomen sowie anschließende in vitro-Infektionsversuche. Dies ist wirklich nur mit einem engagierten Team sowie den hervorragenden Ressourcen und Forschungsgruppen an unserem Institut möglich. Besonders hervorheben möchte ich das National Reference Center for Invasive Fungal Infections (Dr. Grit Walther), das seine Sammlung klinischer Isolate mit uns teilt und gleichzeitig die Epidemiologie der Isolate charakterisiert.
Ich möchte mit einer positiven Anmerkung enden – dazu, wie Pilze nicht nur unsere Feinde, sondern auch unsere Freunde sind. In diesem Jahr startete unser neues Projekt FUSION, das unter anderem die Identifizierung neuartiger bioaktiver Naturstoffe aus Fusarium umfasst, in Zusammenarbeit mit Dr. Luzia Gyr (Robotic-assisted Discovery of Antiinfectives, Roboterplattform JenXplor). Durch die Kombination von Genome-Mining- und Metabolomik-Ansätzen sind wir dabei, bislang unbekannte Verbindungen mit großem bioaktivem Potenzial zu identifizieren und zu charakterisieren.
Ich freue mich auf all die Ergebnisse und Publikationen, die für nächstes Jahr in Vorbereitung sind, sowie auf alle spannenden Entdeckungen im Kleinen wie im Großen. Dieser Beruf hält wirklich jeden Tag neue Überraschungen bereit und lebt von nationalen und internationalen Kooperationen, in denen gesellschaftliche Grenzen überwunden werden. Ohne alle einzeln zu nennen, bin ich dankbar und freue mich auf die weitere Zusammenarbeit mit all meinen Kolleginnen, Kollegen und Freunden in Deutschland und weltweit.
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