Systematische Untersuchung mikrobieller metabolischer Interaktionen und deren Relevanz für den bakteriellen Stoffwechsel in einem vereinfachten Modell des Darmmikrobioms

• Antragsteller: Professor Dr. Martin von Bergen; Professor Dr. Christoph Kaleta
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564414584

Mikrobielle Gemeinschaften im Darmtrakt weisen komplexe metabolische Interaktionen auf, die für ihre Stabilität und Funktion entscheidend sind. Die Mechanismen, die diesen Interaktionen, insbesondere dem Cross-Feeding, zugrunde liegen, sind jedoch noch unzureichend verstanden. Dieses Projekt hat zum Ziel die metabolischen Abhängigkeiten innerhalb des vereinfachten SIHUMIx-Modells des Darmmikrobioms zu untersuchen, das aus acht Bakterienspezies besteht und durch die Bakterienspezies Eggerthella lenta ergänzt wird, um die Relevanz und Flexibilität von Cross-Feeding-Interaktionen zu beleuchten. Mit dem innovativen Species-Specific Partitioned Co-Cultivation (S-PECOC)-System werden wir den Austausch von Metaboliten auf spezies-spezifischer Ebene unter kontrollierten Bedingungen verfolgen. In Kombination mit innovativen metabolischen Modellierungsansätzen analysieren wir systematisch die Abhängigkeit einzelner Gemeinschaftsmitglieder vom Cross-Feeding, die Neustrukturierung metabolischer Netzwerke nach dem Verlust von Spezies sowie das Ausmaß des Metabolitaustauschs in komplexen Ökosystemen. Experimentelle und computergestützte Erkenntnisse fließen in die Rekonstruktion eines umfassenden Cross-Feeding-Netzwerks ein und liefern Einblicke in metabolische Pfade, die die Stabilität und Resilienz mikrobieller Gemeinschaften unterstützen. Diese Forschung trägt zu einem tieferen mechanistischen Verständnis mikrobieller metabolischer Kooperationen bei und bildet die Grundlage für mikrobiom-basierte Therapien sowie Anwendungen im Bereich des ökologischen Engineerings.

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