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Title
Secretome study of two wood-degrading fungi using a proteomic approach
Additional Titles
Sekretomestudie zweier holzabbauender Pilze unter Verwendung proteomischer Methoden
AuthorObermann, Tobias
CensorLudwig, Roland
Published2018
Date of SubmissionJuly 2018
LanguageEnglish
Document typeMaster Thesis
Keywords (DE)Sekretome / Proteomics / Massenspektrometrie / SDS-PAGE / CAZymes / Fomitopsis pinicola / Phanerochaete chrysosporium
Keywords (EN)Secretomics / Proteomics / Protein identification / Mass spectrometry / SDS-PAGE / CAZymes / Fomitopsis pinicola / Phanerochaete chrysosporium
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Wood-decaying fungi are of special interest in research due to their ability of efficiently degrading wood, the most abundant renewable carbon source on this planet, and their potential for sustainable applications in the production of biofuels and other bioprocesses. For the degradation of wood these organism are using highly specialized sets of secreted enzymes. Here, the secretomes of the brown-rot fungus Fomitopsis pinicola and the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium are studied. These closely related agaricomycetes, are characterized by different preferences regarding their source of nutrients. F. pinicola is using a set of enzymes being specialized for the efficient degradation of cellulose and hemicellulose, whereas P. chrysosporium degrades preferentially lignin.

Investigating fungal cultures on wood gives insights into which carbohydrate-active enzymes are secreted by the fungi in order to degrade their substrates. Limiting the extraction to the extracellular fraction and identifying the enzymes using a proteomic approach, it was possible to verify predicted extracellular enzymes previously only proposed by genomic approaches. Extracellular enzymes could be identified originating from all major enzymatic families involved in the degradation of lignocellulosic biomass (glycoside hydrolases, peroxidases, laccases, hydrolases, lytic polysaccharide monooxygenases, oxidoreductases, glyoxal oxidases, etc.), forming the individual secretome of each of the two investigated fungi.

Abstract (English)

Holzabbauende Pilze sind von besonderem Interesse für die Forschung, da sieHolz, die amhäufigsten vorkommende erneuerbare Kohlenstoffquelle auf diesem Planeten, effizient abbauen können. Dadurch haben sie ein enormes Potenzial für eine nachhaltige Anwendung in der Herstellung von Biokraftstoffen und in anderen Bioprozessen. Für den Abbau von Holz verwenden diese Organismen eine hochspezialisierteMischung sekretierter Enzyme. Hier werden die Sekretome des Braunfäulepilzes Fomitopsis pinicola und des Weißfäulepilzes Phanerochaete chrysosporium untersucht. Diese eng verwandten Agaricomyceten haben hinsichtlich ihrer Nährstoffquellen unterschiedliche Präferenzen. F. pinicola verwendet eine Reihe von Enzymen, die auf den effizienten Abbau von Zellulose und Hemicellulose spezialisiert sind, während P. chrysosporium bevorzugt Lignin abbaut.

Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse sollte Aufschluss darüber geben, welche kohlenhydratspezifischen Enzyme von den Pilzen sekretiert werden, um ihre Substrate abzubauen. Durch eine ausgewählte Extrationsmethode wird hierbei lediglich die extrazelluläre Fraktion gewonnen. Anschließend wurden die Enzyme mittels eines proteomischen Ansatzes identifiziert. Die generierten Ergebnisse erweitern die Erkenntnissen welche aus früheren genomischen Experimenten stammen. Die identifizierten extrazellulären Enzyme stammen aus enzymatischen Familien welche am Abbau von lignocellulosehaltiger Biomasse beteiligt sind (Glycosidhydrolasen, Peroxidasen, Laccasen, Hydrolasen, lytische Polysaccharidmonooxygenasen, Oxidoreduktasen, Glyoxaloxidasen usw.), wobei die Zusammensetzung der Sekretome für jeden der untersuchten Pilze unterschiedlich war.