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Projekt
Metabolische Adaptation von Acinetobacter baumannii - die zelluläre Antwort auf Trockenstress
Antragsteller
Professor Dr. Volker Müller
Fachliche Zuordnung
Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258351992
Ein wichtiger Faktor für das Überleben und die Verbreitung von Acinetobacter baumannii im Krankenhaus ist seine Fähigkeit, lange Zeiträume ohne Wasser und Nährstoffe zu überstehen. Die molekulare Basis dieser Eigenschaften ist unbekannt und soll in diesem Projekt erarbeitet werden. Wir stellen wasserarme Lebensräume nach, indem wir Zellen unter erhöhten Salzkonzentrationen anziehen. Unsere Arbeiten haben gezeigt, dass die Zellen unter diesen Bedingungen die kompatiblen Solute Glutamat, Mannit und Trehalose bilden, um Wasserverlust zu vermeiden. Glycin-Betain ist ein weiteres Solut, das entweder aus dem Ökosystem aufgenommen oder aus der Vorstufe Cholin synthetisiert wird. In der letzten Förderperiode haben wir die Biosynthese der kompatiblen Solute aufgeklärt und die Schlüsselenzyme und die kodierende Gene identifiziert. Diese Arbeiten bilden das Fundament, um jetzt die Rolle der Solute in der Pathobiologie von A. baumannii aufzuklären. Im ersten Fokus ist die Regulation der Solutebildung, inbesondere im Kontext des Wirtes, und ihre Rolle in der Virulenz und Persistenz. Dazu werden wir Reportergenstudien durchführen, um nach Faktoren zu fahnden, die die Solutebildung induzieren. Das Schlüsselenzym der Mannitbiosynthese, die Mannit-1-Phosphat-Dehydrogenase/Phosphatase, wird durch Salz aktiviert, der Mechanismus der Aktivierung ist unbekannt und soll erarbeitet werden. Trehalosebildung ist essentiell für die Infektion und Persistenz von A. baumannii in Larven der Wachsmotte und für das Wachstum bei 45 °C, die molekulare Basis ist aber unbekannt und soll identifiziert werden. Weiterhin soll die Rolle von Mannit bei der Infektion und Virulenz überprüft werden. Der zweite Fokus unserer Arbeiten liegt auf der Rolle der Solute beim Schutz vor Stress, beim Langzeitüberleben und in der Trockenresistenz. Die zu testenden Stressbedingungen werden die Situation im Wirt nachstellen und beinhalten pH, Temperatur und oxidativen Stress. Mit Hilfe eines von uns entwickelten standadisierten Trocknungsassays werden wir den Einfluß der Solute auf das Trocknungsverhalten von Wildtypen und Mutanten mit Defekten in der Solutebildung überprüfen. Eine wichtige Frage ist, ob das Austrocknen selbst zur Induktion der Solutebildung führt. Wir haben weiterhin die ungewöhnliche Entdeckung gemacht, dass die kompatiblen Solute in der spätstationären Wachstumsphase nicht mehr nachzuweisen sind. Dies könnte auf eine Wiederverwertung der Solute als Kohlenstoff- und Energiequelle hindeuten. Da der Salzstress auch in dieser Wachstumsphase noch anhält, könnte dies auch auf einen Übergang in einen Zustand hindeuten, in dem die Zellen zwar lebensfähig sind, aber nicht mehr kultivierbar. Diese Hypothese wird durch physiologische Experimente überprüft. Zusammenfassend sollen unsere Arbeiten dazu führen, die molekularen Grundlagen der Rolle der Solute bei Langzeitüberleben, Trockenresistenz und Pathobiologie von A. baumannii aufzuklären.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
