Die Bedeutung von Prophagen bei der Invasion komplexer mikrobieller Gemeinschaften

• Antragstellerin: Professorin Carolin Wendling, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550468176

Prophagen sind Viren, die sich in Genome von Bakterien integrieren und in fast allen Bakterienarten vorkommen, besonders häufig jedoch in Krankheitserregern. Dies deutet darauf hin, dass Prophagen einen ökologischen Vorteil bieten, den ich kürzlich in Experimenten bestätigt habe. Dabei zeigte sich, dass Prophagen unter bestimmten Umweltbedingungen die Fitness ihrer Träger erhöhen, indem sie als Waffen freigesetzt werden und so die Konkurrenz töteten. Eine wichtige Frage ist nun, ob dieser Vorteil, den Prophagen vermitteln, auch in komplexen Gemeinschaften erhalten bleibt, zum Beispiel wenn Prophagen-tragende Krankheitserreger in Mikrobiome eindringen. Dank der neuesten Fortschritte in der Genomsequenzierung ist es nun möglich, diesen Ansatz auf Gemeinschaftsebene zu verfolgen. Das ist wichtig, weil uns bisher empirische Erkenntnisse über die Interaktionen zwischen Prophagen und Bakterien in diesen Gemeinschaften fehlen. Dieses Projekt wird diese Lücke schließen, indem es den ökologischen und evolutionären Beitrag von Prophagen bei mikrobiellen Invasionen aufdeckt und untersucht, ob wir diese Erkenntnisse nutzen können, um die Dynamik von Pathogeninvasionen vorherzusagen. In diesem Projekt werde ich meine Hauptannahme, dass Prophagen Invasionen in mikrobielle Gemeinschaften fördern, durch die Kombination empirischer Daten mit Genomik und mathematischer Modellierung testen. Zunächst werden wir hochdurchsatzfähige Invasionsexperimente in vitro durchführen, um die Interaktionen zwischen Prophagen und Gemeinschaftsmitgliedern genau zu analysieren und zu verstehen, wie diese den Erfolg der Prophagen-vermittelten Invasion beeinflussen. Anschließend werden wir ein kürzlich von uns entwickeltes Tiermodellsystem für Insekten nutzen, um herauszufinden, wie Immunsystemkomponenten, Umweltstruktur und Mikrobiomeigenschaften die beobachteten Prozesse beeinflussen. Abschließend werden wir ein Modell erstellen, das auf wichtigen Phageninfektionsparametern basiert, um die Dynamik der prophagenvermittelten Invasion über verschiedene Bedingungen hinweg zu simulieren. Dadurch können wir unsere Ergebnisse verallgemeinern und einen Rahmen für Vorhersagen entwickeln. Dieses Projekt wird eine neue Perspektive auf die Ökologie und Evolution mikrobieller Gemeinschaften bieten, indem es zeigt, wie Prophagen die Interaktionen zwischen verschiedenen Arten beeinflussen und unsere Fähigkeit verbessert, Invasionsereignisse pathogener Bakterien besser zu verstehen und vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Kooperationspartnerin: Dr. Claudia Igler