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Projekt
Identifizierung von molekularen Faktoren des ΦKZ Phagen zur Modulation der Wirtsproteinsynthese.
Antragsteller
Professor Dr. Jörg Vogel
Fachliche Zuordnung
Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465133664
Phagen mit großen Genomen und komplexer Lebensweise bieten augezeichnete Möglichkeiten, neue molekulare Faktoren und Prinzipien der Wirtsmanipulation während der Infektion zu entdecken. Für die überwiegende Mehrheit der Proteine, die in den Genomsequenzen dieser Phagen kodiert sind, findet sich keine Übereinstimmungen in den aktuellen Sequenzdatenbanken. Zum Beispiel besitzt der pseudomonadenspezifische Riesenphage ΦKZ ein 280 kB großes Genom mit 369 annotierten offenen Leserahmen, aber nur für einen Bruchteil davon kann eine Funktion vorhergesagt werden. Einerseits verspricht dies einen riesigen Entdeckungsraum für wahrscheinlich neuartige Proteine mit spezialisierten Funktionen bei der Wirtsmanipulation. Andererseits erfordert die schiere Anzahl dieser nicht-charakterisierten Proteine neue Ansätze zur Beschleunigung der Funktionsanalyse. In den Vorarbeiten zu diesem Antrag haben wir neue Hochdurchsatztechniken der RNA Biologie eingesetzt, um das Transkriptom des Phagen ΦKZ und infizierter Pseudomonas aeruginosa-Zellen mit hoher Auflösung zu kartieren und Kandidatenproteine der Phagen mit neuen Funktionen bei der Übernahme des Wirtsbakteriums vorherzusagen. Zum Beispiel erlaubte uns die Gradientenfraktionierung von Komplexen nach Größe und Dichte (Grad-seq), einen Katalog von potenziellen Protein- und RNA-Komplexen in der frühen Phase der ΦKZ Infektion von P. aeruginosa-Zellen zu erstellen. Dabei zeigte sich eine auffällige Anhäufung von Phagentranskripten in ribosomalen Fraktionen, was auf eine effiziente Übertragung der viralen Transkripte auf die Translationsmaschinerie hindeutet. Noch wichtiger ist, dass wir zahlreiche Phagenproteine in ribosomalen Fraktionen beobachteten, was die Möglichkeit aufzeigt, dass ΦKZ aktiv die Proteinsynthese im Wirt zu seinem eigenen Vorteil manipuliert. Daher verfolgen wir die Hypothese, dass Proteine von ΦKZ die Ribosomen in infizierten Pseudomonas-Zellen modifizieren, um die Synthese von Phagenproteinen zu priorisieren. In der ersten Förderphase des SPP2330 werden wir Phagenprotein und deren Komplexe identifizieren und ihren Einfluss auf die mRNA-Translation in Wirtsbakterien charakterisieren. Dies dient dem langfristigen Ziel, besser zu verstehen, ob und wie die Wirtsproteinsynthese während der Phageninfektion kontrolliert wird. Die Identifizierung von Phagenproteinen, die auf die Synthese von Wirtsproteinen abzielen, wird wichtige biologische Einblicke in die Phagen-Wirt-Interaktion liefern, und hat gleichzeitig Potenzial für die Nutzung in antimikrobiellen Strategien und kann neue Werkzeuge für die synthetische Biologie liefern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
