Tryptophanabhängige Synthese von indolhaltigen Pigmenten bei verschiedenen humanpathogenen Asco- und Basidiomyceten

摘要

Der Begriff "Pigment" beschreibt in erster Linie farbige Substanzen. Pigmente sind aber darüber hinaus für wichtige metabolische oder physiologische Prozesse verantwortlich.Im Reich der Pilze gibt es eine Vielzahl von Pigmenten. Zu ihnen zählen die Melanine, die Carotenoide, die Naphthoquinone, die Phenoxazine, die Flavonoide sowie indolhaltige Pigmente. Gewisse Indolderivate wurden von einer Arbeitsgruppe um Prof. Mayser 1998 erstmals bei der Hefe Malassezia furfur beschrieben, bei der diese Indolderivate in einem klinischen Zusammenhang mit der Hautkrankheit Pityriasis versicolor stehen könnten (u.a. Pityriacitrin, Pityriarubine). Ziel dieser Studie war es, zu klären, inwieweit auch andere Spezies, insbesondere phylogenetisch weiter entfernte Arten, Tryptophan zu indolhaltigen Pigmenten umwandeln können. Des Weiteren wurde versucht zu klären, ob die Assimilation dieser Aminosäure immer die gleichen Pigmente hervorruft.Grundlage der Pigmentbildung stellte - aufbauend auf die Untersuchungen von 1998 - ein um Glucose erweiterter Minimalagar dar, dem neben Tween als Lipidquelle lediglich Tryptophan als Stickstoffquelle beigegeben wurde. Insgesamt wurden 57 Isolate untersucht. Das verwendete Pilzgut, welches sich aus vorhandenem Material der Gießener Hautklinik sowie dem Institut für Medizinische Mikrobiologie der Uniklinik Aachen zusammensetzte, wurde auf diesen Minimalagar verimpft und das Wachstum mit einer möglichen Pigmentbildung beobachtet. Von den positiv getesteten Isolaten wurden ca. 200 Nährbodenschalen angezüchtet und nach vierwöchiger Wachstumsphase das Pigment als Rohextrakt gewonnen. Dieses wurde durch chromatographische Techniken aufgereinigt und Reinsubstanzen hergestellt. Die Strukturaufklärung isolierter Substanzen erfolgte am Biochemischen Institut der Technischen Universität München. In dieser Arbeit wurden elf verschiedene Isolate der Gattung Trichosporon getestet (vergleiche Tabelle 1, Seite 21). Von diesen konnten drei Isolate zur Pigmentbildung angeregt werden (Trichosporon asteroides, Trichosporon cutaneum sowie Trichosporon loubieri). Diese drei Pilze konnten durch strukturaufklärende Untersuchungen als Bildner u. a. des indolhaltigen Pigments Pityriacitrin nachgewiesen werden (siehe Punkt 4.2.3, Seite 54). Geotrichum capitatum, der bis in die 80er Jahre ebenfalls zu den Trichosporon-Hefen gezählt wurde, wurde auch positiv auf Pigmentbildung gescreent. Diese Spezies zeigte ebenfalls die Synthese von Pityriacitrin. Des weiteren fanden 43 Isolate aus dem Bereich der Schwärzepilze Verwendung (vergleiche Tabelle 2, Seite 22) . Unter ihnen wurden 22 positiv auf Pigmentbildung getestet. Diese 22 Pilze stammten von fünf verschiedenen Spezies (fünf von Aureobasidium pullulans, dreizehn von Exophiala dermatitidis, zwei von Exophiala phaeomuriformis, eins von Exophiala spinifera sowie eins von Phialocephala). Auch bei diesen Pilzen konnte die Bildung von indolhaltigen Pigmenten (Pityriacitrin, Pityriarubin sowie Malassezia-Indol A) nachgewiesen werden. Bei Exophiala phaeomuriformis und Exophiala dermatitidis konnten neue Substanzen mit bislang ungeklärter Funktion isoliert werden. Nattrassia mangiferae – ebenfalls Angehöriger der Schwärzepilze – unterscheidet sich in einigen Punkten von den bereits erwähnten melaninbildenden Pilzen. Während die eben genannten Schwärzepilze zu den black yeasts (schwarze Hefen) gezählt werden, zeigt Nattrassia mangiferae keinerlei Hefeform. Die isolierten Substanzen von dieser Spezies zeigten keine Übereinstimmung mit den bereits bekannten Indolderivaten. Es konnten zwei neue Substanzen mit ebenfalls bislang unbekannter Funktion in ihrer Struktur aufgeklärt werden. Alle negativ gescreenten Isolate der Schwärzepilze bildeten Hyphen und Luftmyzel aus.Die erst seit 1989 als pathogen angesehene hyphenbildende Spezies Schizophyllum commune war ebenfalls Bestandteil dieser Untersuchung. Sie zeigte überraschenderweise auch einen schwachen Peak im Bereich der Elutionszeit des Pityriacitrins auf der HPLC, was auf die Bildung dieses Indolderivats hinweist. Der Schimmelpilz Aspergillus terreus, der bereits auf Kimmig-Agar rot-orangene Verfärbungen zeigt, färbt in der gleichen Art und Weise auch den verwendeten Minimalagar. Eine exakte Strukturaufklärung der von ihm gebildeten Substanzen war leider nicht möglich. Herausgefunden konnte aber, dass es sich dabei um von den vorher erwähnten indolhaltigen Pigmenten verschiedene Strukturen handelt. Zusammenfassend wurde in dieser Studie herausgefunden, dass mehrere Gattungen und Spezies humanpathogener Pilze gleichermaßen wie Malassezia furfur Tryptophan zu pigmentierten Indolderivaten umformen können. Vorherrschend sind Hefen zur Pigmentbildung befähigt. Bei ihnen konnten stets Substanzen aus einer Gruppe bestimmter Indolderivate isoliert werden. Pilze in Hyphenform produzieren weniger häufig Pigmente. Diese haben sich in dieser Untersuchung meist von den bei Malassezia furfur gefundenen Stoffen unterschieden. Aus der Vielfalt der gebildeten Pigmente konnten ebenfalls vier neuartige Verbindungen vorgestellt werden, deren Funktion noch ermittelt werden sollte. Diese zeigten zusätzlich interessante chemische Aspekte. Zur Aufklärung der restlichen Bestandteile des Pigments sollten weitere Untersuchungen folgen.