Molekulare Adaptationsmechanismen von Listeria monocytogenes and Salmonella enterica an die Lebensmittelmatrix

• Antragstellerinnen: Dr. Irene Esteban Cuesta; Dr. Irmak Sah, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 494875429

Listeria monocytogenes und Salmonella enterica sind zwei der wichtigsten lebensmittelasoziierten Pathogene weltweit. In 2019 war Salmonellose die zweithäufigste Zoonose in der EU, während Listeriose einer der zwei schwerwiegendsten Erkrankungen mit dem höchsten Todesfallrate war. Infektion mit diesen Mikroorganismen ergibt sich hauptsächlich vom Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln. Um die Krankheit auszulösen, müssen Salmonellen und Listerien auf den Lebensmittelprodukten überleben und sich in den meisten Fällen auch vermehren. Das Verständnis der molekularen Mechanismen der Resilienz gegenüber lebensmittelrelevanten Stressoren ist entscheidend, um datenbasiert und gezielt Maßnahmen zu treffen bzw. Lebensmittelformulierungen zu ändern, um präventiv die Lebensmittelsicherheit in Bezug auf Listerien und Salmonellen zu erhöhen. Während viele Studien bezüglich den Adaptationsmechanismen dieser Pathogene in Laborstämmen und in Labormedien existieren, ist viel weniger bekannt über die molekularen Mechanismen der Interaktion von Listerien und Salmonellen mit der Lebensmittelmatrix. Das hier präsentierte Projekt zielt auf diese Wissenslücke. Wir werden anhand von Transposon-Mutagenese in S. enterica und L. monocytogenes genomweite Fitnesseffekte von individuellen Genen auf relevanten Lebensmittelmatrices untersuchen und beteiligte metabolische Wege identifizieren. Die Kombination von Transposon-Mutagenese mit Next-Generation Sequencing, Transposon Insertion Sequencing (TIS), erlaubt die Analyse von Fitnesseffekten sämtlicher Gene in einem einzigen Experiment. Wir verfügen zurzeit über drei TIS Libraries in verschiedenen S. enterica Serovaren und eine klassische Transposon Library in L. monocytogenes. Deren Fitness werden wir auf verschiedenen Lebensmittelmatrices analysieren, daraus Hypothesen über spezifische molekulare Resilienzmechanismen generieren, und Kandidatengene mittels gezielter Mutagenese/ Komplementierungsexperimenten verfizieren. Die so entstehende “metabolische Karte” für individuelle Lebensmittel-Pathogen Interaktionen wird weiter ergänzt und verfeinert, indem wir die erste TIS Library in L. monocytogenes klonieren und die S. enterica TIS Libraries auf weitere Serovare ausweiten. Dies wird uns ermöglichen, stammspezifische Effekte zu erfassen und, für L. monocytogenes, durch den hohen Durchsatz von TIS die Interaktion mit weiteren Lebensmitteln zu erfassen. Die Ergebnisse dieser Grundlagenstudie werden die molekularen Mechanismen zur Resilienz von zwei wichtigen lebensmittelassoziierten Pathogenen auf der Lebensmittelmatrix beleuchten. Wir legen damit das Fundament, um in Anschlussprojekten spezifisch, datenbasiert und hochpräzise die Lebensmittelsicherheit zu erhöhen, indem zum Beispiel Inhibitoren einzelner Prozesse gesucht und zur Anwendungsreife gebracht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen