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Projekt
Molekularer Einblick in die Virusinfektion von Methanoarchaeen und ihre jeweiligen Viren
Antragstellerin
Professorin Dr. Ruth Anne Schmitz-Streit
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Virologie
Virologie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464460608
Das vorgeschlagene Projekt befasst sich generell mit Virus-Infektion von Methanoarchaeen. Der erste Teil zielt darauf ab, die vorhandenen Wissenslücken zu schließen, indem die Interaktion zwischen dem Virus MetSV und seinem Wirt Methanosarcina mazei auf molekularer, mechanistischer und zellulärer Ebene untersucht wird. So sollen insbesondere die Virusreplikation und die Funktion von Virus- und Wirtsproteinen in diesem Prozess untersucht werden, sowie die Reaktion des Wirts auf die Virusinfektion. Das in der ersten Phase etablierte genetische System für MetSV ermöglicht es seit kurzem, biochemische Ansätze mit genetischen Manipulationen des Virus zu kombinieren und zur Verifizierung unserer Funktionsvorhersagen einzusetzen. Wir werden (i) aufklären, ob MetSVORF12 ein PCNA-ähnliches Protein darstellt, das an der Virusreplikation beteiligt ist, (ii) die vorgeschlagene MetSV-Polymerase (MetSVORF07/08) charakterisieren und (iii) untersuchen, ob MetSVORF06 ein terminales Protein darstellt, das die Genomreplikation primed (Ziel 1). Darüber hinaus soll für zwei Wirtsproteine, ssDNA-Bindeprotein und ein potentielles EF-Hand-Protein, die postulierte Rolle für die Virusproduktion untersucht werden (Ziel 2). Schließlich sollen TEM/SEM-Analysen ausgewählter Wirts- und Virusmutanten, sowie Einzelpartikelanalysen des Replikationskomplexes mittels Kryo-Elektronenmikroskopie in enger Zusammenarbeit mit Jan Schuller durchgeführt werden (Ziel 3). Im zweiten Teil sollen neue Methanoarchaeen (MA) aus Biogasreaktorproben (Zeitreihe >2 Jahre, 20 Proben) identifiziert und isoliert werden. Dabei soll auf den Resultaten und Erkenntnissen der eingehenden bioinformatischen Analyse der Metagenom- und einer ersten Analyse der komplementären Metatranskriptom-Datensätze aufgebaut werden. Unser Ziel ist es, DNA-Viren zu charakterisieren und, falls vorhanden, RNA-Viren bioinformatisch zu identifizieren, die MA-Wirte infizieren (Ziel 4); und die entsprechenden vorausgesagten MA Wirte zu isolieren mittels Einzelzellsortierung durch einen Zellprinter und F420-abhängiger Fluoreszenz zur Identifizierung von MA-Zellen in Zusammenarbeit mit Anne Kaster (Ziel 5). Im Anschluss sollen die isolierten MA-Wirte für die Anreicherung und gezielte Isolierung von bioinformatisch identifizierten MA-Viren verwendet werden (Ziel 6). Zusätzlich zum Nachweis lytischer Viren werden die Überstände der Virusanreicherungen durch TEM-Analysen, sowie durch Extraktion von DNA und RNA und anschließender Sequenzierung auf chronisch-infizierende Viren hin untersucht. Schließlich werden die neuen MA-Viren initial charakterisiert (Genomanalyse und Infektionsstudien). Insgesamt erwarten wir einen tieferen molekularen Einblick in ein beispielhaftes MA Wirts-Virus System (M. mazei/MetSV), sowie in die Vielfalt neuer MA-Viren, um zum einen das Feld voranzubringen und zum anderen die Kollektion von MA-Viren zu vergrößern, die z. B. für Mikrobiomstudien von potenziellem Interesse sind.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
