Wie Segatella copri mit Sauerstoff umgeht: Mechanismen für die Umwandlung von O2 und Peroxiden in einem obligat anaeroben Darmbakterium

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Julia Fritz-Steuber; Professorin Dr. Jana Seifert
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen ; Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564160164

Segatella copri ist ein wichtiges Mitglied des humanen Verdauungstraktes. Die Spezies enthält mehrere Stämme, welche für ihre große Stoffwechselvielfalt und positiven Wirkungen auf den Wirt bekannt sind. Die Spezies wird in der Literatur als probiotisches Bakterium der nächsten Generation genannt. Dies bedingt eine gezielte Wachstumsstimulierung im Verdauungstrakt durch spezielle Nahrungskomponenten, oder eine Applikation als Nahrungsergänzungsmittel. Letztere setzt eine gewisse Sauerstofftoleranz des strikt anaeroben Bakteriums S. copri voraus, denn sowohl bei der Aufnahme als auch während der Passage durch den Verdauungstrakt muss von einer Exposition gegenüber variablen Sauerstoffkonzentrationen ausgegangen werden. Bislang gibt es nur sehr begrenzte Informationen bezüglich der Sauerstofftoleranz von S. copri und der damit verbundenen enzymatischen Mechanismen um entsprechenden Zellschäden vorzubeugen. Das Genom von S. copri enthält Gene einer terminalen Oxidase und einer Peroxidase, aber Gene einer Superoxiddismutase oder Katalase wurden nicht annotiert. Unsere Hypothesen lauten, dass S. copri (1) die O2 Konzentration mittels einer terminalen Oxidase in einem Atmungsprozess („nanaerobic respiration“) vermindert und (2) einen antioxidativen Schutzmechanismus besitzt, bei dem Peroxide durch eine Thioredoxin-abhängige Peroxidase reduziert werden. In unserem gemeinsamen Forschungsvorhaben werden wir das genetische Potential und die enzymatischen Mechanismen charakterisieren, welche dem Sauerstoffstress in S. copri entgegenwirken. Um die Sauerstoff-Resilienz auf allen biologischen Ebenen zu verstehen, werden wir das Transkriptom, Proteom und Metabolom ausgewählter S. copri-Stämme in Abwesenheit und Anwesenheit von oxidativem Stress vergleichen. Diese so erzielten Erkenntnisse werden durch Mutanten, in denen die entsprechenden Enzyme ausgeschaltet sind, überprüft. Das Verständnis dieser Mechanismen ist für die möglichen Applikationen als Probiotikum essentiell und dient zur Vorbeugung möglicher Selektionsmechanismen aufgrund einer Sauerstoffexposition im Verdauungstrakt mit negativen Effekten auf den Wirt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2474: Entschlüsselung neuer Genfunktionen im menschlichen Darmmikrobiom