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In schnell wachsenden Hyphen des filamentösen Pilzes Ashbya gossypii ist die Oberflächenvergrößerung bis zu 40-fach höher, als in den Knospen des nah verwandten Pilzes Saccharomyces cerevisiae. Um die Wachstumszonen auf die Hyphenspitzen zu begrenzen, müssen Polaritätsfaktoren wie Rezeptoren und Sensoren, sowie überschüssiges Membranmaterial in subapikalen Bereichen von der Zelloberfläche entfernt werden. Dies wird durch den Prozess der Endozytose erreicht. In S. cerevisiae ist der Hauptendozytoseweg die Clathrin- und Aktin-abhängige Endozytose und der Prozess ist bereits gut charakterisiert. A. gossypii besitzt Homologe zu fast allen Komponenten dieser endozytischen Maschinerie und ist daher besonders gut geeignet die Anpassung des endozytischen Prozesses an schnelles, polares Wachstum zu untersuchen. Um die Endozytose während des polaren Hyphenwachstums zu analysieren, wurden neun homologe Proteine des aus S. cerevisiae bekannten Endozytosemechanismus mittels „live cell imaging“ und TIRF-Mikroskopie sowohl in langsam, als auch in schnell wachsenden Hyphen untersucht. Hierbei zeigte sich, dass die Endozytoserate in den schnell wachsenden Hyphen in A. gossypii im Vergleich zu Hefe-Zellen deutlich erhöht ist. Dies wird sowohl durch die Beschleunigung des endozytischen Prozesses, als auch durch eine erhöhte Anzahl an endozytischen Ereignissen pro µm2 Zelloberfläche erreicht. Die fluoreszenzmikroskopischen Analysen zeigten zudem, dass sich die Endozytosezone bei hoher Wachstumsgeschwindigkeit um ca. 3 µm in den hinteren Hyphenbereich verlagert. Ein wesentlicher Unterschied des endozytischen Prozesses in A. gossypii im Vergleich zu S. cerevisiae ist die Funktion von Clathrin. Clathrin kolokalisierte mit keiner der getesteten endozytischen Komponenten und konnte ausschließlich an zellinternen Strukturen detektiert werden. Dies deutet darauf hin, dass Clathrin bei der Endozytose in A. gossypii keine Rolle spielt und seine Funktion auf interne Kompartimente wie die Endosomen oder das Golgi-Netzwerk beschränkt ist. Die Unterschiede in der Clathrin-Funktion zwischen S. cerevisiae und A. gossypii hängen vermutlich mit einer minimalen Abweichung im Genset endozytischer Komponenten in A. gossypii zusammen. So besitzt A. gossypii kein Homologes zu ScSla2, welches in Hefe sowohl mit Clc1, als auch mit dem Aktin-Zytoskelett interagiert. Der Sequenzvergleich der Clc1-Proteine aus S. cerevisiae und A. gossypii zeigt, dass in AgClc1 die Sla2-Bindedomäne fehlt. Mittels eines Komplementationstests konnte nachgewiesen werden, dass die Fusion dieser Bindedomäne an das AgCLC1-Gen ausreicht, um die endozytische Funktion von Clathrin in S. cerevisiae wieder herzustellen. In S. cerevisiae führt die Interaktion von Sla2 und Clc1 zu einer verminderten Aktin-Anlagerung an das entstehende Vesikel und dient als Regulationsmechanismus für die Membraneinstülpung. Das Fehlen dieses Mechanismus könnte in A. gossypii die Membraneinstülpung durch vermehrte Aktin-Anlagerung beschleunigen und auf diese Weise zur Anpassung an das schnelle Hyphenwachstum beitragen. |
