Identification and activation of biosynthetic gene clusters in Trichoderma aggressivum for secondary metabolite discovery

Pilzliche Sekundärmetabolite stellen eine umfangreiche Quelle bioaktiver Moleküle mit ökologischer, pharmazeutischer und industrieller Relevanz dar. Ihr biosynthetisches Potenzial bleibt jedoch häufig ungenutzt, da viele Gencluster unter Standard-Laborbedingungen transkriptionell stillgelegt sind. Trichoderma aggressivum, ursprünglich als Erreger der Champignonkrankheit bekannt, ist besonders spannend, da verwandte Trichoderma-Arten bereits als Produzenten bioaktiver Metabolite beschrieben wurden. Sein bislang weitgehend unerforschtes Genom macht T. aggressivum zu einem vielversprechenden Kandidaten für die Entdeckung neuartiger Verbindungen. Eine auf antiSMASH basierende Genomanalyse identifizierte 79 Biosynthese-Gencluster, verteilt über 31 Scaffolds, von denen fünf für die experimentelle Aktivierung priorisiert wurden. Clusterassoziierte Transkriptionsfaktoren (TF) wurden einzeln in einem pyr4-Deletionsstamm eingebracht, was zur Etablierung von 15 stabilen homokaryotischen Transformanten führte. RT-qPCR-Analysen zeigten eine deutliche Hochregulation der Ziel-TFs in mindestens 12 der 15 Fälle. Zwei Clusterregionen (5.4 und 9.3) konnten durch entsprechende TF-Überexpression transkriptionell aktiviert werden. Zwei weitere TFs induzierten Transkriptionsveränderungen in Genen außerhalb ihrer vorhergesagten Cluster, was auf mögliche kreuzregulatorische oder globale Effekte hindeutet. Antibakterielle und antifungale Konfrontationstests ergaben keineneuartigen Effekte. Darüber hinaus waren die aus Clusterregion 5.4 zu erwartenden Metaboliten auf der Grundlage eines zuvor charakterisierten homologen BGC in T. guizhenese mittels LC-MS-Analyse noch nicht nachweisbar. Dennoch deuteten Pigment- und Morphologieänderungen auf eine Modulation des Sekundärstoffwechsels hin. Die Ergebnisse zeigen, dass die gezielte TF-Überexpression in T. aggressivum eine Aktivierung stiller Biosynthesecluster ermöglicht und die Art ein vielversprechendes System für die Entdeckung neuer Sekundärmetabolite darstellt.