Schwarze mikrokoloniale Pilze (MCF) und schwarze Hefen gehören zu den Stress resistentesten Organismen der Erde. Es ist bekannt, dass diese Pilze nackte Gesteinsoberflächen in heißen und kalten Wüstengebieten besiedeln. In der vorliegenden Arbeit wurden die zellulären Mechanismen, die der Stressresistenz dieser Pilze zugrunde liegen, untersucht. Es wurden zwei mikrokoloniale Pilze – Cryomyces antarcticus aus kalten Wüsten, Knufia perforans aus warmen Habitaten - sowie die schwarze Hefe Exophiala jeanselmei als Modellorganismen ausgewählt. E. jeanselmei ist nahe verwandt mit human pathogenen Arten dieser Gattung. Zunächst wurde das Überleben der Pilze unter wechselfeuchten – poikilohydrischen – Bedingungen untersucht. Dazu wurden die ausgewählten Pilzstämme völliger Trockenheit ausgesetzt und anschließend in einer Klimakammer rehydriert. Vor und nach der Austrocknung beziehungsweise der Rehydrierung wurde der RNA-Gehalt und der Zuckergehalt der Zellen gemessen und das Proteinmuster mit 2D-Gel Elektrophorese (2DE) analysiert. In einer weiteren Studie wurden die Pilze in der Mars-Simulationskammer des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (Berlin) Mars-ähnlichen thermophysikalischen Bedingungen ausgesetzt. Erstmals wurden die Veränderungen im Proteinmuster der Pilze unter Marsbedingungen analysiert. Die vergleichende Analyse der Proteinmuster konnte zeigen, dass die Pilze die Marsbedingungen nicht nur überleben: vielmehr kam es nach 7 Tagen zu einer Akklimatisierung und das Proteinmuster gab einen deutlichen Hinweis darauf, dass die Pilze sogar metabolisch aktiv waren. Um besser zu verstehen, welche Proteine an der Stressresistenz maßgeblich beteiligt sein können, wurden Identifizierungen der Proteine des Modellorganismus C. antarcticus basierend auf 2D-Gelen und anschließender MALDI-TOF/TOF Analyse durchgeführt. Die sehr niedrige Identifizierungsrate deutet an, dass das Proteom von C. antarcticus sich erheblich von dem anderer Pilze unterscheidet.

Black microcolonial fungi (MCF) and black yeasts are among the most stress resistant eukaryotic organisms on Earths. In this work we tried to understand cellular mechanisms underlying the resistance of MCF against extreme environments. We selected three organisms representing different environments: two species of microcolonial – Cryomyces antarcticus from cold deserts, Knufia perforans from hot environments and a species of black yeasts – Exophiala jeanselmei which is closely related to human pathogen species of the genus. We investigated the survival strategies under poikilohydric conditions. To this aim selected strains of MCF were subjected to desiccation and re-hydration in climate chambers and subsequently RNA, sugar content and the protein pattern (using 2D-gel electrophoresis) were analyzed. In another study the organisms were exposed to thermo-physical Mars-like conditions in the simulation chamber of the German Aerospace Center (Berlin). The alterations at the protein expression level from various fungi species under Mars-like conditions were analyzed for the first time using 2D-gel electrophoresis (2DE). The comparative analysis of the protein patterns shows that the fungi not only survive exposure to Mars-like conditions: after one week of exposure they acclimatize and seem to be metabolically active. In order to get a better understanding about the cellular processes behind the stress resistance, C. antarcticus was selected as model organism for protein identification. To explore the protein repertoire of this fungus 2DE and MALDI-TOF/TOF mass spectrometry were performed. Only a limited number of proteins could be identified by using sequence homologies in public databases. Due to the rather low identification rate by sequence homology, this study reveals that a major part of the proteome of C. antarcticus varies significantly from other fungal species.