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Projekt
Pseudogen vermittelte Phagenabwehr bei Vibrio cholerae
Antragsteller
Professor Dr. Kai Papenfort
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464459808
Bakteriophagen, oder kurz Phagen, sind Viren, die Bakterien infizieren und gelten als die am häufigsten vorkommenden biologischen Einheiten auf der Erde. Die Interaktion von Phagen und Bakterien spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung mikrobieller Gemeinschaften, beeinflusst die Bakterienentwicklung und trägt zum ökologischen Gleichgewicht verschiedener Ökosysteme bei. Das anhaltende Wettrüsten zwischen Phagen und Bakterien ist ein biologischer Kampf ums Überleben, bei dem Bakterien Abwehrmechanismen entwickeln, um Phageninfektionen zu widerstehen, während Phagen kontinuierlich Strategien entwickeln, um der bakteriellen Abwehr zu entgehen. In den letzten Jahren sind zahlreiche neuartige Anti-Phagen-Systeme entdeckt worden, die oft auf genomischen Inseln, sogenannten „defense islands“, gebündelt zu finden sind. Im Gegensatz dazu ist das Wissen über Anti-Phagen-Gene außerhalb von Verteidigungsinseln begrenzt und ihr Beitrag zum bakteriellen Anti-Phagen-Arsenal bisher unklar. Dieses Projekt versucht, diese Lücke zu schließen, indem es die molekularen Mechanismen untersucht, mit denen sich der menschliche Krankheitserreger Vibrio cholerae gegen die Replikation des lysogenen Phagen VP882 verteidigt. Die Aktivierung von VP882 beinhaltet die Detektion des DPO Quorum-Sensing-Moleküls und unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass V. cholerae dasselbe Molekül verwendet, um eine entgegenwirkende Phagenabwehrreaktion auszulösen. Insbesondere zeigen wir, dass die DPO-Signalisierung zur Aktivierung eines kryptischen Genorts auf dem zweiten Chromosom von V. cholerae führt, der die Produktion eines hydrophoben Proteins namens DacP (DPO-aktiviertes Pseudogen) aktiviert. Eine Mutation von dacP beeinträchtigt das Wachstum von V. cholerae nach der VP882-Aktivierung und wenn DacP überexprimiert wird, kommt es zur Bildung von Kondensat, von der wir annehmen, dass sie die Phagenreplikation hemmen. Wir liefern außerdem Hinweise dafür, dass die Abwehr gegen VP882 eine phänotypische Heterogenität von V. cholerae beinhaltet, an der drei separate Zellpopulationen beteiligt sind, die unterschiedliche Reaktionen auf die Aktivierung von VP882 zeigen. Da das Zusammenspiel mit Phagen eine entscheidende Rolle im Lebensstil und in der Evolution von V. cholerae spielt, gehen wir davon aus, dass der dargelegte Forschungsplan wichtige Informationen darüber liefern wird, wie sich V. cholerae anpasst, um der Lyse durch Phagen zu entgehen. Außerdem erwarten wir uns generelle Informationen darüber, wie Anti-Phagen-Systeme, die außerhalb kanonischer Verteidigungsinseln kodiert sind, das Anti-Phagen-Repertoire der Zelle erweitern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
