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Projekt
Verbesserte Vorhersage und Identifikation von kleinen Proteinen und deren Funktion in Konsortien, die dem menschlichen Mikrobiom aehneln
Fachliche Zuordnung
Bioinformatik und Theoretische Biologie
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung von 2017 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 379643916
Trotz aller Fortschritte in der Genomik und Proteomik des letzten Jahrzehntes sind kleine Proteine (sProteine) weitgehend unbeachtet geblieben. Entsprechend wenig ist ueber ihre Struktur und Funktion in Prokaryoten bekannt. Die wenigen gut untersuchten Beispiele legen aber den Schluss nahe, dass sProteine eine breite Palette von Funktionen haben, darunter auch wenigstens einige, die die Organisation von mikrobiellen Gemeinschaften wesentlich beinflussen. Communities sind the natuerliche Form von mikrobiellen Lebensformen. Dennoch ist sehr wenig ueber die Rolle von sProteinen in Interaktionen und Konkurrenz zwischen Prokaryoten bekannt. Hier schlagen wir vor, dieses Phaenomen in einer eine Modell-Community zu untersuchen, die die relevanten Funktionalitaeten der Darmflora abbildet. Von den acht species dieser Community werden wir insbsonders auf die sProteine von E.coli and L. plantarum fokussieren.Um die Identifikation von sProteinen in diesen beiden Spezies zu verbessern, schlagen wir vor, RNAcode zu verbessern und zu erweitern. Dieser Algorithmus erkennt Regionen die spezifisch unter Selektion fuer die Aminosaeure-Sequenz stehen. Das Ziel ist, hinreichende Sensitivitaet und Spezifitaet zu erzielen, um sProteine sicheridentifizieren und annotieren zu koennen. Dazu soll das RNAcode zugrunde liegende statistische Modell erweitert und verbessert werden, Simulationen durch explizite Berechnungen ersetzt werden, und Alignment-Fehler besser behandelt werden. Zudem soll der Fall, dass ein sProtein nur einem Teil der Input-Sequenzen konserviert ist, systematisch behandelt werden. Die Methode soll dann in Form einer Pipeline zurVerfuegung gestellt werden, die allgemeine Anwendbarkeit hat.Eine Vorbedingung zur Detektion von sProteinen mittels Massenspektrometrie ist eine Anreicherung von kleinen Proteinen mit spezifischen experimentellen Protokollen. Wir schlagen hierzu die Verwendung von Microbeads vor, die Groessenselektion mit verschiedenen chromatographischen Eigenschaften verbinden. Die sProteine selbst werden dann mittels globaler und mittels zielgerichteter Proteomik nachgewiesen. Im Nachgang wird eine Auswahl davon sowohl in bezug auf Sequenz- und Struktureigenschaften hin charakterisiert. Sekundaerstrukturen werden mittel Circular-Dichroismus und Fourier Infrarot Spektrometrie bestimmt. Zusaetzlich werden potentielleInteraktionspartner ueber Biotin-tagging and Affinitaetschromatographiebestimmt. Die enge Zusammenarbeit zwischen bioinformatischen und proteomischen Ansaetzen wird eine Verbesserung der Methodik in Vorhersage, Anreicherung, Detektion, und funktioneller Validierung von sProteinen in Bakterien bringen. Damit wird es moeglich, neue sProteine und deren Mechanismen in der Organisation von mikrobiellen Gemeinschaften zu studieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
