Horizontaler Gentransfer und Metabolismus in Caenorhabditis elegans

• Antragsteller: Dr. Maximilian Helf
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Biochemie ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386228702

Das Metabolom umfasst alle niedermolekularen Verbindungen, die in einem Organismus gefunden werden können oder von ihm ausgeschieden werden. Diese hoch komplexe und größtenteils noch nicht charakterisierte Mischung von chemischen Stoffen wird im Wesentlichen durch Enzyme in Stoffwechselwegen produziert. Wie vornehmlich aus Prokaryoten bekannt ist, hat der speziesübergreifende Austausch von genetischer Information („Horizontal gene transfer“, HGT) die Evolution solcher Biosynthesewege beeinflusst. Die fortschreitende Sequenzierung von eukaryotischen Genomen hat zu Tage gefördert, dass neben Mikroorganismen auch Tiere Gene über HGT erworben haben, von denen viele vermutlich biosynthetische Funktionen erfüllen. Ich werde den Fadenwurm Caenorhabditis elegans als Modellsystem nutzen, um zu untersuchen, wie Tiere ihre biosynthetischen Fähigkeiten mit Hilfe von Genen aus Bakterien, Pilzen und Pflanzen erweitert haben. Dazu werde ich Gene mit HGT Hintergrund auswählen, die wahrscheinlich für Enzyme in C. elegans kodieren, um Ihre Rolle im Metabolismus aufzuklären. Für meinen komparativen „Metabolomics“ Ansatz werde ich Methoden der Massenspektrometrie (MS) und Magnetresonanz („Nuclear Magnetic Resonance“, NMR) einsetzen, um niedermolekulare Verbindungen zu identifizieren, deren Produktion von den ausgewählten Kandidatengenen abhängt. Zusätzliche biologische Studien werden zeigen, wie diese horizontal erworbenen Gene mit vorhandenen Stoffwechselwegen zusammenwirken, und was ihre biologische Bedeutung ist. Diese Erkenntnisse werden das Wissen über den Metabolismus von C. elegans erweitern und Einblicke in die Mechanismen der Evolution von Stoffwechselwegen in Tieren ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Frank Schroeder