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Projekt
Isolierung und physiologische Charakterisierung der Zelltypen von heterologen Staphylococcus aureus Aggregaten mittels Transkriptomanalyse
Antragsteller
Dr. Daniel López
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung von 2012 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 217573181
In der ersten Phase des SPP1617 Programms haben wir gezeigt, dass multizelluläre Aggregate des pathogenen Bakteriums Staphylococcus aureus aus einer heterogenen Population von mindestens zwei unterschiedlichen Zelltypen bestehen, Biofilm- und Toxin-Produzenten. Wir haben eine Vielzahl an biochemischen Methoden benutzt, um molekulare Mechanismen zu charakterisieren, die zur Differenzierung dieser Zelltypen führen. Wir fanden eine komplexe genetische Regulierung, die durch das bimodale Verhalten der Quorum sensing Kaskade agr ausgelöst wird, was entweder zu einer akuten (höhere Konzentration von Toxin-Produzenten) oder zu einer Biofilm-assoziierten chronischen Infektion (höhere Konzentration von Biofilm-Produzenten) führt. Mit dieser Verlängerung werden wir diese zwei unterschiedlichen Subpopulationen des S. aureus Biofilms physiologisch charakterisieren. Dafür haben wir eine neue Methode etabliert, die es uns erlaubt, jede der Subpopulationen durch Zellsortierung zu isolieren, um ein Profil ihres Transkriptoms zu erstellen und dieses zu analysieren. Diese Vorgehensweise wird es uns erlauben, die physiologischen Eigenschaften jedes Zelltyps zu ermitteln, um so ihre Spezialisierung im Biofilm besser verstehen zu können. Um die vielseitige Einsatzbarkeit unseres Vorgehens zu testen, werden wir unsere Zellsortierung und RNA-Seq Technologien allen Laboren dieses Konsortiums zur Verfügung stellen, die Interesse daran haben, Subpopulationen von Zellen zu charakterisieren. Außerdem werden wir unsere Zell-Sortierung und RNA-Seq Technologien mit unseren dem neusten Stand der Technik entsprechenden Mikroskopie-Technologien verbinden, um eine räumlich-zeitliche Lokalisierung der Subpopulationen in S. aureus Aggregaten durchzuführen. Die Verknüpfung dieser zwei Vorgehensweisen wird zu einem verbesserten Verständnis der Funktion der spezialisierten Zelltypen in mikrobiellen Gemeinschaften führen und aufklären, ob diese im Zusammenhang mit dem spezifischen physiologischen Zustand des jeweiligen Zelltyps steht. Das dritte Ziel dieses Antrags untersucht die unterschiedliche Sensitivität der Subpopulationen, Biofilm- und Toxin-Produzenten, gegenüber Behandlungen mit Antibiotika, die üblicherweise zur Zerstörung von S. aureus Biofilmen verwendet werden. Zelltypen, die sich in ihren transkriptionellen Profilen und ihrer Physiologie unterscheiden, könnten unterschiedliche Sensitivitäten gegenüber Antibiotika aufzeigen und sich zu schwer behandelbaren Staphylokokken-Infektionen entwickeln. Basierend auf ihrem jeweiligen physiologischen Profil werden wir die Fähigkeit jedes Zelltyps analysieren, einer Behandlung mit Antibiotika standzuhalten. Insgesamt wird unser Projekt zeigen, dass Gemeinschaften von S. aureus aus Zelltypen bestehen, die sich physiologisch voneinander unterscheiden, und dass die generelle Physiologie der einzelnen Zelltypen an ihre Aufgabe im Biofilm und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Antibiotika gekoppelt ist.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
