Charakterisierung des lignocellulolytischen Degradationssystems des xylobiontischen Phanerochaete chrysosporium (Basidiomycota)

In der vorliegenden Arbeit wurde das funktionelle lignocellulolytische Proteom von Phanerochaete chrysosporium mittels Massenspektrometrie charakterisiert. Ziel war es, den Einfluss des natürlichen Substrats Rotbuche (Fagus sylvatica) und Gemeine Fichte (Picea abies) auf die Proteinexpression der Lignocellulose abbauenden Proteine zu vergleichen, das Cellulose-Abbausystem, Hemicellulose-Abbausystem, Lignin-Depolymerisationssystem und Pektin-Degradationssystem zu modifizieren bzw. zu vervollständigen und bezüglich ihrer Funktion bisher noch unbekannte Proteine zu annotieren. Weiterhin sollte ein hypothetisches Schema des Degradationssystems von Phanerochaete chrysosporium erstellt und Protokolle zur Kultivierung, Protein-Extraktion, 1D-PAGE und zum Protein-in-Gel-Verdau modifiziert werden. Dazu wurde der Pilz in Fest- und Flüssigkultur angezüchtet, die sekretierten Proteine extrahiert, mit Hilfe der 1D-PAGE visualisiert und nach einem Protein-in-Gel-Verdau mittels nano-LC-ESI-MS/MS detektiert. Dabei konnten folgende Ergebnisse erhalten werden: Die Protokolle zur Kultivierung, Protein-Extraktion, 1D-PAGE und zum Protein-in-Gel-Verdau wurden modifiziert und eine Apparaturanordnung für die Flüssigkultur etabliert. Das extrazelluläre Cellulose-Abbausystem und die Protease-Aktivität konnten bestätigt, das Hemicellulose- und Lignin-Depolymerisationssystem ergänzt und ein umfassendes Pektin-Abbausystem entwickelt werden. Weiterhin wurde anhand der Literatur und der Ergebnisse ein hypothetisches Schema des Lignocellulose-Abbaus erstellt. 62 in den Datenbanken whiterot1 v2.0, UniProtKB / Swiss-Prot, KEGG, KOG und GO unbeschriebene Proteinsequenzen konnten mithilfe des ExPASy Proteomics Servers annotiert werden, 126 unbeschriebene Proteine bieten für zukünftige Studien einen großen Datensatz. Über Fichten-Holzpuder konnten 120 extrazelluläre lignocellulolytische und über Buchen-Holzpuder 113 Proteine erhalten werden. Zwischen den Kulturen über Rotbuchen- und Fichten-Holzpuder als auch während 1 und 3 Wochen der Anzucht konnten keine signifikanten Unterschiede verzeichnet werden. Phanerochaete chrysosporium wächst ubiquitär auf sehr vielen einheimischen Laub- und Nadelholzarten und sekretiert universell und gleichzeitig extrazelluläre Proteine. Zur Bestimmung des Zeitpunkts der Exprimierung und der Konzentration der einzelnen lignocellulolytischen Enzyme sollte eine quantitative Studie zwingend angeschlossen werden. Auch weitere Parameter während der Anzucht (Temperatur, pH-Wert oder das Substrat) könnten variiert werden.