Integration von Metagenomics-Daten und prädiktiven Ansätze zur Ordnung der Phagengenom-Diversität

• Antragsteller: Professor Dr. Bas E. Dutilh; Dr. Johannes Söding
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 569109015

Die Welt der Bakterien wird dank der Zusammenarbeit von Experten aus den Bereichen Ökologie, Metagenomik und Computerwissenschaften immer besser verstanden. Die Untersuchung von Bakteriophagen hinkt jedoch hinterher, da sie zahlreicher und vielfältiger sind als ihre bakteriellen Wirte und ihre Wechselwirkungsdynamik noch komplexer ist. Die Analyse von Phagen erfordert aufgrund ihrer kleineren Genome, ihres alten Ursprungs, ihrer schnellen Evolution und ihres ausgeprägten Selektionsdrucks, der genomische Sequenzsignal schnell verwischt und auf die viele herkömmliche Analysewerkzeuge schlecht anwendbar sind, spezielle Instrumente. Angesichts ihres bedeutenden Einflusses auf bakterielle Gemeinschaften ist es von entscheidender Bedeutung, diese enorme Vielfalt zu klassifizieren, um Wirtswechselwirkungen und ökologische Funktionen vorherzusagen. Dieses Projekt befasst sich mit einem großen Hindernis in der modernen Phagenökologie: der Herausforderung, eine Klassifizierung auf hoher taxonomischer Ebene zu etablieren. Während Alignment-basierte Methoden zur Identifizierung von Gattungen und Unterfamilien ausreichen, versagen sie auf der Ebene der Familien, von denen bisher nur 52 beschrieben wurden. Wir gehen hier von der Arbeitshypothese aus, dass Phagen-genomische Module (PGMs) der Schlüssel zu einem effektiven Klassifizierungssystem sein werden. Wir werden PGMs verwenden, um die funktionelle Annotation auf der Grundlage strukturbasierter Interaktionen zu verbessern. Darüber hinaus werden wir durch die Kombination von Aminosäuresequenzinformationen, Strukturerhaltung und Modulzusammensetzung in der phylogenetischen Analyse eine innovative Lösung anbieten, die mehrere taxonomische Ränge ableiten kann. Schließlich wollen wir durch die Identifizierung und den Austausch von Phagenmodulen und die Entwicklung innovativer Klassifizierungsansätze die Phagenforschung voranbringen, die Taxonomie verbessern, und ihre ökologischen Auswirkungen verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen: Dr. Jessica Andreani; Professorin Dr. Marie-Agnès Petit