Zeit- und positionsspezifische Analyse des S. Typhimurium-Stoffwechsels im Infektionsprozess von Mäusen

• Antragsteller: Christopher Schubert
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495839694

Eine Dysfunktion des Mikrobioms kann zu einer Störung und Verschlechterung der Gesundheit von Säugetieren führen, wie z. B. bei Darmentzündungen. Diese Veränderung der Zusammensetzung der Darmmikrobiota wird als Dysbiose bezeichnet und verursacht das Aufblühen von fakultativ anaeroben Bakterien wie Salmonella spp.. Die ex vivo Physiologie definiert präzise metabolische Zustände wie Stickstoff-limitierung und -sättigung. Diese Konstanz ist jedoch in vivo aufgrund der vielfältigen und heterogenen Umgebung des Säugetierdarms weitgehend nicht vorhanden. Ein Ziel wird sein unser umfangreiches Wissen über ex vivo Physiologie und Regulation auf den S. Typhimurium Infektionsprozess zu übertragen, um so zeit- und positionsspezifische Situationen zu identifizieren in denen S. Tm. spezifischen metabolischen Herausforderungen gegenübersteht. Dafür wird die Bedeutung der drei glykolytischen Abbauwege, Embden-Meyerhof-Parnas-Weg (EMP), Entner-Doudoroff-Weg (ED) und oxidativer Pentosephosphatweg (OPP) im Zusammenhang mit S. Tm. Wachstum im gesunden und entzündeten Darm untersucht. Zusätzlich werden über Fluoreszenz Reportergentests und Mikroskopie verfügbare Kohlenstoffquellen und der Stickstoffstatus von S. Tm. charakterisiert, um so ein umfassenderes Bild des S. Tm. Stoffwechsels während des Infektionsprozesses im Mäusedarm zu erhalten. Mit kompetitiven Infektionsexperimenten können Fitnessdefekte bestimmter Mutanten oder Phänotypen in der von einer isogenen Wildtyp-Kontrolle geprägten Umgebung gemessen werden. Die Hauptproblematik dieses Ansatzes ist, dass ein Mittelwert über eine gesamte Bakterienpopulation gebildet wird. Um räumliche Unterschiede in der individuellen Fitness von Mutanten zu erfassen und damit eine tiefere Charakterisierung zu ermöglichen, werde ich eine Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH)-Markierungs- und Nachweismethode für Darmlumen-Mutanten von S. Tm.-Stämmen entwickeln. Dies ermöglicht die Lokalisierung von S. Tm. Wildtyp- und Mutantenstämmen in unterschiedlichen Mikroumgebungen des Darms und beantwortet die Frage, ob die Mutanten unterschiedliche Stellen im Darmlumen besiedeln, um metabolischen Beeinträchtigungen zu entgehen, um den Infektionsprozess fortzusetzten. Für die Experimente werden Oligo-Maus-Mikrobiota und Low Complex Mikrobiota Mäuse verwendet, da diese wichtige physiologische und funktionelle Merkmale eines komplexen Maus-Mikrobioms besitzen. Das verbesserte Verständnis der Physiologie von S. Tm. in vivo kann Schwachstellen des Erregers aufdecken und dadurch Zeitpunkte identifizieren, die für Eingriffe von außen interessant sind, wodurch sich neue Wege zur Prävention oder Therapie dieser weitverbreiteten Infektionskrankheit eröffnen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Schweiz
• Gastgeber: Professor Dr. Wolf-Dietrich Hardt