Mit Pilzen kontaminierte Lebensmittel können bestenfalls lästig und schlimmstenfalls lebensbedrohlich sein. Aber neue Forschungsergebnisse zeigen, dass das Entfernen von nur einem Protein einige Pilzgifte hoch und trocken hinterlassen kann, und das sind möglicherweise gute Nachrichten für die Lebensmittelsicherheit.
Einige Pilze produzieren giftige Chemikalien, sogenannte Mykotoxine, die nicht nur Lebensmittel wie Getreide verderben, sondern uns auch krank machen können. Aflatoxine, eine der gefährlicheren Arten von Mykotoxinen, können bei Menschen Leberkrebs und andere Gesundheitsprobleme verursachen.
„Er ist ein stiller Feind“, sagt der Pilzforscher Özgür Bayram von der Maynooth University in Irland, denn die meisten Menschen bemerken es nicht, wenn Lebensmittel wie Mais oder Weizen verdorben sind.
Forscher wissen seit Jahren, dass einige Pilze diese Toxine produzieren, kannten aber nicht alle Details. Jetzt haben Bayram und Kollegen eine Gruppe von Proteinen identifiziert, die dafür verantwortlich sind, die Produktion von Mykotoxinen anzukurbeln. Gentechnik des Pilzes Aspergillus nidulans auch nur eines der Proteine zu entfernen verhindert die Bildung der Toxine, berichten die Forscher in der Ausgabe vom 23. September Nukleinsäureforschung.
„Es gibt eine lange Reihe von Genen, die an der Produktion von Proteinen beteiligt sind, die in einem Kaskadeneffekt zur Produktion verschiedener Mykotoxine führen“, sagt Felicia Wu, eine Expertin für Lebensmittelsicherheit an der Michigan State University in East Lansing nicht an der Forschung beteiligt.
Die neu identifizierten Proteine wirken wie ein Schlüssel zum Starten eines Autos, sagt Bayram. Die Forscher wollten herausfinden, wie man den Schlüssel entfernt und verhindert, dass der Startschuss durchgeht, damit erst gar keine Giftstoffe entstehen.
Bayram und sein Team identifizierten die Proteine darin A. nidulans, was zeigt, dass vier Proteine zusammenkommen, um den Schlüssel zu bilden. Die Forscher haben den Pilz gentechnisch verändert, um nacheinander jedes Protein zu löschen. Wenn eines der vier Proteine fehlt, startet der Schlüssel die Mykotoxinzündung nicht, stellte das Team fest.
In einer weiteren, noch nicht veröffentlichten Studie wird die gleiche Gruppe von Proteinen in dem eng verwandten Pilz deaktiviert A. flavus, das Aflatoxine bilden kann, verhindert die Produktion dieser Toxine, sagt Bayram. „Das ist also ein großer Erfolg, weil wir zumindest bei zwei Pilzen das Gleiche sehen [protein] Komplex erfüllt die gleiche Aufgabe.“
Die neue Arbeit „baut auf einer Reihe von Forschungsergebnissen auf, die über Jahrzehnte durchgeführt wurden“, um eine Pilzkontamination von Lebensmitteln zu verhindern, sagt Wu. Eine Reihe von Methoden werden bereits verwendet, um eine solche Kontamination zu kontrollieren. Zum Beispiel, weil nicht alle A. flavus Stämme produzieren Aflatoxine, eine Methode, um eine Kontamination zu verhindern, besteht darin, ungiftige Stämme auf Mais- und Erdnussfelder zu streuen, erklärt Wu. Diese Pilze vermehren sich und können helfen zu verhindern, dass andere toxische Stämme Fuß fassen.
Diese Forschung ist eine von mehreren Möglichkeiten, wie Forscher mithilfe von Gentechnik versuchen, diese Toxine in Lebensmitteln zu bekämpfen (SN: 10.03.17). Eine zukünftige Anwendung der neuen Forschung könnte darin bestehen, einen toxinproduzierenden Pilz genetisch zu optimieren und ihn dann möglicherweise auf Nutzpflanzen und anderswo einzusetzen. „Wir können eine Aflatoxin-Kontamination von Lebensmitteln beispielsweise auf dem Feld grundsätzlich verhindern, sogar in den Lagern, wo viel Kontamination stattfindet“, sagt Bayram.
Pilze und pilzähnliche Organismen, die als Wasserschimmel bekannt sind, zerstören schätzungsweise jedes Jahr ein Drittel der weltweiten Nahrungsmittelernte. Wenn diese Kontamination verhindert werden könnte, schätzt Bayram, dass die eingesparten Lebensmittel ausreichen würden, um 800 Millionen Menschen im Jahr 2022 zu ernähren.
Die neue Forschung ist ein guter Anfang, sagt Wu, aber es wird immer noch eine „Herausforderung sein, zu versuchen zu verstehen, wie dies für landwirtschaftliche Zwecke operationalisiert werden kann“. Es ist unklar, wie skalierbar die Technik ist, sagt sie, und es könnte schwierig sein, die US-Aufsichtsbehörden dazu zu bringen, die Verwendung eines gentechnisch veränderten Pilzes auf wichtigen Nahrungspflanzen zu genehmigen.
Quellen
B. Karahoda et al. Der KdmB-EcoA-RpdA-SntB-Chromatinkomplex bindet regulatorische Gene und koordiniert die Pilzentwicklung mit der Mykotoxinsynthese. Nukleinsäureforschung. Vol. 50, 23.09.2022, p. 9797. doi: 10.1093/nar/gkac744.
Autoren: Deborah Balthazar von Sciencenews
