Der Einfluss von Viren auf marine heterotrophe Bakterien - von einzelnen Zellen bis hin zu einzelnen Metaboliten – eine Einzelzellen-Perspektive

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Cristina Moraru, Ph.D.; Hryhoriy Stryhanyuk, Ph.D., seit 4/2023
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464864735

Bakteriophagen haben einen signifikanten Einfluss auf die Populationen von Meeresbakterien und die globalen biogeochemischen Kreisläufe durch Viruslyse, Manipulation des Wirtsstoffwechsels und horizontalen Gentransfer. Phageninfektionen können einen ausgeprägten Einfluss auf den Wirtsstoffwechsel haben. In der Zeit zwischen Genominjektion und Viruslyse kann es zu massiven Verschiebungen im bakteriellen Metabolismus kommen, so dass sich die infizierte Zelle physiologisch von ihren nicht infizierten Gegenstücken unterscheidet. In der Umwelt zeichnen sich die Phagen- und bakteriellen Wirtspopulationen durch eine hohe genetische Mikrodiversität aus. Hier planen wir, das Virozell-Konzept unter dem Gesichtspunkt der Phagenmikrodiversität und der lytischen Infektionsphasen zu betrachten, wobei der Schwerpunkt auf den marinen heterotrophen Bakterien und ihren Phagen liegt, um ein besseres Verständnis der viralen Auswirkungen auf marine Mikrobengemeinschaften zu ermöglichen. Mit einer Kombination von Einzelzellmethoden und Bulk-Messungen wollen wir folgende Fragen beantworten: i) Gibt es Unterschiede im Virozellmetabolismus durch die verschiedenen Phasen der lytischen Infektion? ii) In welchem Ausmass führt die Phagenmikrodiversität zu Unterschieden im Virozellmetabolismus? und iii) In welchem Ausmass führt die Co-Infektion mit mehreren mikrodiversen Phagen zu Unterschieden im Virozellmetabolismus? Für diese Arbeit werden wir auf die umfangreiche Sammlung mikrodiverser Phagen und ihrer Wirte aus dem Moraru-Labor zurückgreifen. Diese Sammlung enthält mehr als 130 Phagen, die den umweltrelevanten marinen Sulfitobacter infizieren. Sowohl Phagen als auch ihre Wirtsstämme sind untereinander hochgradig verwandt und weisen einen hohen Grad an Mikrodiversität auf. Was die Methode betrifft, werden wir eine Kombination aus Ein-Schritt-Infektionskulturen, phage-targeted direct-geneFISH, Transkriptomik, Sondierung stabiler Isotope kombiniert mit isotope ratio mass spectrometry und nanoSIMS verwenden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2330: Neue Konzepte der Virus-Wirt Interaktion in Prokaryoten – von Einzelzellen zu mikrobiellen Gemeinschaften
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Niculina Musat, bis 3/2023