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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 adressiert Fragen bezüglich Virusinfektionen von Methanoarchaeen. Der erste und größere Teil des Projektes zielt darauf ab, die Wechselwirkung zwischen Methanosarcina mazei und seinem kürzlich isolierten lytischen Virus Methanosarcina Spherical Virus (MetSV) auf molekularer Ebene zu untersuchen und aufzuklären. MetSV enthält doppelsträngige lineare DNA mit einer Genomgröße von 10.567bp, die 22 offene Leserahmen (ORFs) enthält, darunter neun kleine ORFs, die für Proteine mit einer Länge von weniger als 50 Aminosäuren kodieren. Um einen Einblick in die Interaktion zwischen Virus und M. mazei auf molekularer Ebene zu gewinnen, werden in den drei Zielen durchgängig eine Kombination aus biochemischen und genetischen Ansätzen angewendet: (i) Funktionsaufklärung der kleinen Proteine innerhalb des Infektionszyklus mit besonderem Fokus auf diejenigen, für die eine anti-CRISPR- oder anti-Verteidigungsfunktion vorhergesagt wurde. Gleichzeitig soll der Infektionsprozess mittels anspruchsvollen Imaging Techniken wie Transmissions-elektronenmikroskopie (TEM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Zusammenarbeit mit Dr. Urska Repnik untersucht werden, sowie der Infektionsprozess in Zusammenarbeit mit Dr. Christel Kamp moduliert werden. (ii) Verifizierung der vorhergesagten regulatorischen Funktionen der viralen DNA/RNA-bindenden Proteine im Infektionsprozess. Potentiell regulierte Wirtsgene sollen durch RNAseq-Analysen der entsprechenden viralen Mutanten im Vergleich zum Wildtyp, sowie durch Lokalisierung von Bindungsstellen des Wirtsgenoms mittels Chromatin-Immunpräzipitations-sequenzierung (ChIP-SEq) in Zusammenarbeit mit Dr. Julia Frunzke identifiziert werden. (iii) Identifizierung und Charakterisierung von virenkodierten sRNAs sowie die Untersuchung ihrer potentiellen Funktionen während des Infektionszyklus mittels Vorhersagen und genetischer Ansätze. Im zweiten kleineren Projektteil sollen Untersuchungen von Methanoarchaeen-Viren im menschlichen Magen-Darm-Trakt initiiert werden, um die Auswirkungen von Methanoarchaeen-Viren auf das menschliche Darmmikrobiom vorherzusagen und in Zukunft auch zu evaluieren. Die Vielzahl der identifizierten noch nicht charakterisierten (methano)archaeellen Viren, die wir mit bioinformatischen Ansätzen in Metagenomen menschlicher Darmmikrobiome identifiziert haben, deutet auf eine neue bisher unerkannte Diversität und Bedeutung archaeeller Viren hin. Folglich sollen die identifizierten neuen Viren mit bioinformatischen Ansätzen in Zusammenarbeit mit Dr. Cynthia M. Chibani und dem Z-Projekt charakterisiert werden. Parallel dazu sollen mit gezielten Ansätzen identifizierte methanoarchaeelle Viren aus verschiedenen Proben angereichert und isoliert werden. Langfristig und in Zusammenarbeit mit Dr. Li Deng, Dr. Micheal Zimmermann und Dr. Bärbel Stecher-Letsch werden diese Arbeiten dazu beitragen, den Einfluss von methanoarchaeellen Viren auf (menschliche) Darmmikrobiome zu erforschen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
