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

• Antragsteller: Dr. Christopher Schubert
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 495839694

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Nährstoffe, die die Besiedlung des Darms durch S. Typhimurium ermöglichen, sind nicht vollständig bekannt. Um dies zu untersuchen, haben wir ein kontrollierten Mutantenpool entworfen, um die metabolischen Fähigkeiten dieses Pathogens zu erforschen. Mithilfe von WISH-Barcoding haben wir 35 metabolische Mutanten in fünf verschiedenen Mausmodellen getestet, was uns ermöglichte, zwischen kontextabhängigen und kontextunabhängigen Nährstoffquellen zu unterscheiden. Die Ergebnisse zeigten, dass S. Typhimurium D-Glucose, D-Mannose, D-Fructose und D-Galactose als kontextunabhängige Kohlenhydrate in allen Modellen nutzt. Die Nutzung von N-Acetylglucosamin und Hexuronaten war dagegen kontextabhängig. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass D-Fructose wichtig für den Konkurrenzkampf zwischen Salmonella-Serovaren ist. Ergänzende Experimente bestätigten, dass D-Glucose, D-Fructose und D-Galactose ausgezeichnete Nischen für S. Typhimurium während der Besiedlung darstellen. Quantitative Messungen ergaben ausreichende Mengen an D-Glucose und D-Galactose im murinen Zökum, um die Besiedlung von S. Typhimurium zu unterstützen. Das Verständnis dieser Schlüsselsubstrate und ihrer kontextabhängigen Nutzung durch Darm Pathogene wird das zukünftige Design von Probiotika und Therapeutika zur Prävention von Durchfallerkrankungen wie der nicht-typhoidalen Salmonellose informieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Fumarate, a central electron acceptor for Enterobacteriaceae beyond fumarate respiration and energy conservation. Advances in Microbial Physiology, 267-299. Elsevier.
  Schubert, Christopher & Unden, Gottfried
  
• VAAM 2023, Göttingen, Germany. Poster: Carbon utilization of Salmonella Typhimurium in different mouse models
  Schubert, Christopher
  
• Assessing microbiome population dynamics using wild-type isogenic standardized hybrid (WISH)-tags. Nature Microbiology, 9(4), 1103-1116.
  Daniel, Benjamin B. J.; Steiger, Yves; Sintsova, Anna; Field, Christopher M.; Nguyen, Bidong D.; Schubert, Christopher; Cherrak, Yassine; Sunagawa, Shinichi; Hardt, Wolf-Dietrich & Vorholt, Julia A.
  
• IHMC Rome 2024, Rome, Italy. Poster: Carbon utilization of Salmonella Typhimurium in different mouse models and on the family level of Enterobacteriaceae
  Schubert, Christopher
  
• Non-canonical start codons confer context-dependent advantages in carbohydrate utilization for commensal E. coli in the murine gut. Nature Microbiology, 9(10), 2696-2709.
  Cherrak, Yassine; Salazar, Miguel Angel; Näpflin, Nicolas; Malfertheiner, Lukas; Herzog, Mathias K.-M.; Schubert, Christopher; von Mering, Christian & Hardt, Wolf-Dietrich
  
• Regulation of Aerobic Succinate Transporter dctA of E. coli by cAMP-CRP, DcuS-DcuR, and EIIAGlc: Succinate as a Carbon Substrate and Signaling Molecule. Microbial Physiology, 34(1), 108-120.
  Schubert, Christopher & Unden, Gottfried
  
• Salmonella Typhimurium screen identifies shifts in mixed-acid fermentation during gut colonization. Cell Host & Microbe, 32(10), 1758-1773.e4.
  Nguyen, Bidong D.; Sintsova, Anna; Schubert, Christopher; Sichert, Andreas; Scheidegger, Clio; Näf, Jana; Huttman, Julien; Lentsch, Verena; Keys, Tim; Rutschmann, Christoph; Christen, Philipp; Kiefer, Patrick; Keller, Philipp; Barthel, Manja; Cuenca, Miguelangel; Christen, Beat; Sauer, Uwe; Slack, Emma; Vorholt, Julia A. ... & Hardt, Wolf-Dietrich
  
• VAAM 2024, Würzburg, Germany. Talk: Carbon utilization of Salmonella Typhimurium in different mouse models and on the family level of Enterobacteriaceae
  Schubert, Christopher