Das CHITIN Projekt

Chitin, lange unverzweigte Polysaccharide aus N-Acetylglukosamin, bildet die fibrilläre Komponente typischer Pilzzellwände. Fast alle Pflanzen besitzen extrazelluläre Chitinasen, die zu einer partiellen Hydrolyse chitinöser Zellwände führen können. Die dabei produzierten Chitinoligomere wirken als Elicitoren, d.h. sie signalisieren den Pflanzenzellen die Anwesenheit eines pilzlichen Pathogens und lösen eine induzierte Resistenzreaktion zur Abwehr des eindringenden Pathogens aus. Mittels eines chitinspezifischen Lektins konnten wir nachweisen, daß einige phytopathogene Pilze zwar Chitin in den Zellwänden der Hyphen haben, die auf der Oberfläche von Pflanzenblättern wachsen. Die Zellwände interzellulärer Hyphen bei der Besiedlung des Wirtsgewebes jedoch enthalten statt Chitin Chitosan, das de-N-acetylierte Gegenstück des Chitins, also ein Polymer aus Glukosamineinheiten, das wir mittels eines spezifischen Antiserums sichtbar machen können. Offenbar aktivieren diese Pilze bei der Penetration des Wirtsgewebes eine Chitin-Deacetylase, die das verräterische Chitin zu Chitosan modifiziert. Da letzteres durch die pflanzlichen Chitinasen nicht angegriffen wird, entzieht sich das Pathogen somit dem enzymatischen Angriff des Wirtsgewebes, entgeht so der Erkennung und vermeidet dadurch die Auslösung induzierter Resistenzreaktionen. Es scheint allerdings, daß die Pflanzen dieses Ausweichmanöver der Pilze durch die Evolution von Chitosanasen und einem Erkennungssystem für Chitosanpolymere, die damit ebenfalls zu Elicitoren von Resistenzreaktionen werden, zu begegnen suchen. Eine erfolgreiche Erkennung und damit Abwehr des eindringenden Pathogens wird somit nur möglich, wenn die Chitosanasen der Wirtspflanze dem Chitosan des Pathogens entsprechen. Damit kommt dem Acetylierungsmuster des pilzlichen Chitosans möglicherweise eine Schlüsselstellung in der Entscheidung um Resistenz und Anfälligkeit zu. Mit der Solvolyse in wasserfreiem Hydrogenfluorid (HF-Solvolyse) bei kontrollierten, niedrigen Temperaturen haben wir eine Methode etabliert, mit der die Isolation des Chitosans aus pilzlichen Zellwänden dergestalt möglich ist, daß das originale in muro Acetylierungsmuster des Chitosans erhalten bleibt und somit der Analyse z. B. mittels NMR-Spektroskopie zugänglich wird.

Beteiligte Wissenschaftler:

Dipl.-Biol. Dr. N.E. El Gueddari, Dipl.-Biol. C. Buddenborg, Dipl.-Biol. H. Bauknecht, Prof. Dr. B. Moerschbacher

Veröffentlichungen:

El Gueddari, N.E., B. Moerschbacher: Developmentally regulated conversion of surface-exposed chitin to chitosan in the cell walls of plant pathogenic fungi. New Phytol. , im Druck