Endofungale Bakterien verstärken den anthelminthischen Wirtsschutz mit dem Biosurfaktant Symbiosin

Der effektive Schutz von Bodenpilzen vor Prädatoren ist entscheidend für ihr Überleben in der Nische. Daher haben Pilze effiziente Verteidigungsstrategien entwickelt. Wir haben entdeckt, dass bodenbenötigende Mortierella-Pilze ein potentes Zytotoxin (Necroxime) gegen fungivore Nematoden einsetzen. Interessanterweise wird dieses anthelminthische Mittel von bakteriellen Endosymbionten (Candidatus Mycoavidus necroximicus) produziert, die im Pilz leben. Die Analyse des Genoms des Symbionten deutete auf ein reichhaltiges biosynthetisches Potenzial hin, jedoch war nichts über zusätzliche Metaboliten und deren potenzielle synergistische Funktionen bekannt. Hier berichten wir, dass zwei verschiedene Mortierella-Endosymbionten ein neuartiges zyklisches Lipodepsipeptid (Symbiosin) produzieren, das eindeutig bakteriellen Ursprungs ist, aber auffällige Ähnlichkeiten zu verschiedenen spezialisierten Metaboliten von Pilzen aufweist. Die Struktur und die absolute Konfiguration von Symbiosin wurden vollständig aufgeklärt. Durch comparative Genomics von symbiosin-positiven Stämmen und in silico Analysen der abgeleiteten nicht-ribosomalen Synthetasen haben wir das (sym) biosynthetische Gencluster zugeordnet und ein Assemblierungsmodell vorgeschlagen. Bioassays zeigten, dass Symbiosin nicht nur ein Antibiotikum ist, insbesondere gegen Mycobacterien, sondern auch deutliche synergistische Effekte mit Necroxime in Antinematodentests aufweist. Durch funktionale Analysen und Substitutionsexperimente fanden wir heraus, dass Symbiosin ein potenter Biosurfaktant ist und dass diese besondere Eigenschaft einen Boost in der anthelmintischen Wirkung verleiht, ähnlich wie Formulierungen von Therapeutika in der Humanmedizin. Unsere Ergebnisse zeigen, dass "Kombinationstherapien" gegen Parasiten bereits in ökologischen Kontexten existieren, was die Entwicklung von Biokontrollmitteln und Therapeutika inspirieren könnte.