Molekulare Grundlagen des „Explorations“-Wachstumsverhaltens von Streptomyzeten und dessen Einfluss auf die Bildung von Sekundärmetaboliten

• Antragstellerin: Dr. Tina Netzker
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418836285

Streptomyzeten sind nicht nur aufgrund ihres komplexen Lebenszyklus von großem wissenschaftlichen Interesse, sondern auch wegen ihres enormen Potentials als Sekundärmetabolit-Produzenten. Der Großteil der klinisch genutzten Antibiotika wird von Streptomyzeten produziert. Da deren biosynthetisches Potential noch nicht vollständig ausgeschöpft ist, stellen sie eine wichtige Quelle für die Entdeckung neuer antiinfektiver Substanzen dar. Ein umfassenderes Verständnis der zugrunde liegenden regulatorischen und molekularen Mechanismen, die zu ihrer morphologischen Differenzierung und zur Bildung von Sekundärmetaboliten führen, könnte eine effektivere Nutzung der biosynthetischen Fähigkeiten ermöglichen. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass der Modellorganismus Streptomyces venezuelae unter Nährstoffmangel oder bei Konfrontation mit verschiedenen Hefen seine Wachstumsstrategie verändert, um neue Habitate erschließen zu können. Dieses neue Wachstumsverhalten wird als "Exploration" bezeichnet. "Explorations"-Zellen unterscheiden sich mit ihren sehr schnell wachsenden unverzweigten, vegetativen Hyphen deutlich von den bekannten filamentösen Zellformen von Streptomyzeten. Außerdem wird „Exploration“ nicht von bekannten Regulatorgenen kontrolliert, sondern stellt vermutlich eine neue Form des Wachstums in Streptomyzeten dar, über die bisher keine Daten vorliegen. Somit bietet diese neu beschriebene Wachstumsstrategie ein ausgezeichnetes Modell-System für die Erforschung der initiierenden molekularen und regulatorischen Mechanismen innerhalb von Mikroorganismen-Gemeinschaften, sowie dessen Einfluss auf den Sekundärmetabolismus von Streptomyzeten. Mittels RNA-Sequenzierung und chemischer Mutagenese wurden erste bakterielle Gene identifiziert, die an der Regulation und der Assemblierung des "Explorations"-Wachstums beteiligt sind. Weiterhin konnte ein Einfluss dieses besonderen Wachstums auf die Expression von Sekundärmetabolit-Genclustern nachgewiesen werden. Im Rahmen dieses Projektes soll mit genetischen, biochemischen, zellbiologischen und chemischen Analysetechniken untersucht werden, wie "Exploration" reguliert wird, mit besonderem Fokus auf den einzigartigen Wachstumsmechanismus, sowie den Einfluss auf die Bildung von Sekundärmetaboliten. Zusammenfassend ist diese Studie nicht nur relevant, um zentrale molekulare Mechanismen innerhalb von mikrobiellen Gemeinschaften zu verstehen, sondern auch um neue potentiell bioaktive Substanzen zu entdecken.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeberin: Professorin Dr. Marie A. Elliot