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Projekt
Die Rolle der ADP-Ribosyltransferasen Alt1 und Alt2 des Phagen Thanatos bei der Entwaffnung und Vorbereitung des Wirts
Antragsteller
Professor Dr. Kai Thormann
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464874573
Bakterien und deren Viren, die Phagen, koexistieren seit Milliarden von Jahren in einem immerwährenden Kampf. Bakterien entwickeln Phagen-Abwehrsysteme, um Phagenangriffe abzuwehren, die Phagen wiederum evolvieren entsprechende Anti-Abwehrstrategien, um die Wirte erfolgreich zu infizieren. Die Forschung der letzten Jahre hat eine Vielzahl von neuartigen Phagen-Abwehrsystemen identifiziert, auf die Phagen eine Antwort finden mussten. ADP-Ribosyltransferasen (ADPRTs) sind Enzyme, die bei Pro- und Eukaryonten sowie Viren weit verbreitet sind und eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionen haben. Neuere Genomanalysen zeigen, dass sehr viele Phagen Gene besitzen, die für ADPRTs kodieren. Bisher sind jedoch nur bei einem einzigen Phagen, dem bekannten Escherichia Phagen T4, einige wenige Funktionen seiner ADPRTs (ModA, ModB und Alt) bekannt. Diese NADylieren oder RNAylieren Wirtsproteine der Transkription und Translation und sind daher an der Umprogrammierung der Wirtszelle beteiligt. Die T4 ADPRT Alt befindet sich im Phagenkopf und wird mit oder bereits vor der DNA in die Zielzelle injiziert. Damit stellen die ADPRTs ein mächtiges Instrument dar, um die Wirtszelle sofort nach der Infektion zu beeinflussen. Trotzdem ist mit der eingeschränkten Ausnahme von T4 nichts über die ATP-Ribosyltransferasen von Phagen bekannt. Unser Modellphage, der Shewanella oneidensis infizierende Phage Thanatos, zwei Alt-ähnliche ADPRTs, Alt1 und Alt2. Wir konnten zeigen, dass beide Proteine im Phagen verbaut sind und direkt nach Phageninfektion aktiv Zielproteine modifizieren. Wir konnten bereits einige potentielle Zielproteine identifizieren, die sich unter den beiden Alt Proteinen und auch T4 Alt unterscheiden. Darunter sind Proteine des Zentralmetabolismus, aber auch mehrere potentielle Phagenabwehrsysteme, z. B. Toxin-Antitoxin-Systeme oder dNTPasen. Wir postulieren daher, dass Alt1 und Alt2 die erste Angriffslinie des Phagen darstellen, um den Wirt zu entwaffnen und auf die kommende Infektion vorzubereiten. Genetische Modifikation der alt-Gene im Phagen Thanatos zeigen, dass beide Proteine zwar nicht essentiell für die Proliferation des Phagen sind, diese aber deutlich positiv beeinflussen. In dieser Arbeit soll die Rolle der beiden ADPRTs Alt1 und Alt2 des Phagen Thanatos genauer untersucht werden. Die genetische Zugänglichkeit und Phage und Wirt bietet eine ausgezeichnete Plattform außerhalb der bekannten Phagenmodelle. Wir erwarten fundamental neue Erkenntnisse zum Verständnis der Rolle von Phagen-ADPRTs allgemein und bei der Neutralisierung von Phagenabwehrsystemen im Besonderen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
