Wechselwirkung zwischen fermentativer und respiratorischer Energiekonservierung im Pansenbakterium Prevotella sp.

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Julia Fritz-Steuber; Professorin Dr. Jana Seifert
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327953272

Prevotella ist eine dominante Gattung im Mikrobiom des Pansens. Hier sind sie unter anderem für den Abbau von Polysacchariden, nicht Cellulose, und Proteinen verantwortlich. Aufgrund ihrer metabolischen Leistungen halten sie das Redoxpotential im Pansen aufrecht und stabilisieren somit die mikrobielle Gemeinschaft. Bislang wurden Prevotella spp. vorrangig hinsichtlich ihres Inventars an den sogenannten carbohydrate active enzymes und ihren Proteasen untersucht. Die reduktiven Stoffwechselwege inklusive der Bildung von NAD+ und der Aufrechterhaltung der Redoxbalance wurden bislang nicht betrachtet. Eine Vorstudie der Antragsstellerinnen ermöglichte die Identifizierung einer Na+ verlagernden NADH:Chinon Oxidoreduktase (NQR) in Prevotella spp. aus Pansenproben. Die Analyse einer Prevotella bryantii Reinkultur bestätigt die Anwesenheit der NQR als dominierende Oxidoreduktase in der Atmungskette dieses Organismus. Diese Kapazität kann mit der Reduktion von Fumarat gekoppelt sein. Die NQR ist ein Ziel des Ionophors Monensin, welches im großen Maßstab als Medikament gegen Ketose und zur Reduktion der Methanemission im Wiederkäuer eingesetzt wird. Die Identifizierung der NQR deutet auf einen starken negativen Effekt durch Monensin auf Prevotella hin, der bislang so nicht erkannt wurde. Das beantragte gemeinsame Projekt zielt auf ein verbessertes Verständnis zur NADH:Fumarat Oxidoreduktion, katalysiert durch die Na+-NQR und die Fumarat Reduktase, ab und wird zeigen wie dies zur Energiegewinnung während der Fermentation von Glukose und Aspartat in P. bryantii beträgt (Projekt 1, Fritz-Steuber). Dieses Wissen wird zur Interpretation von proteomischen und metabolomischen Daten aus Prevotella Kulturen bzw. Pansenproben genutzt (Projekt 2, Seifert). Unser langfristiges Ziel ist eine komplette Rekonstruktion der katabolischen Reaktionen dieses wichtigen Pansenbakteriums und eine Identifizierung potentieller Agenzien, welche ihr Wachstum im Pansen inhibieren und somit zu einem Ungleichgewicht im Pansenmikrobiom, mit negativen Effekt auf das Tier, führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen