Die Entschlüsselung von Meta-Translatomen - das Bindeglied zum Verständnis der Funktionalität von Mikrobiota aus dem Darm

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Klaus Neuhaus
• Fachliche Zuordnung: Ernährungswissenschaften
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327608356

Ribosomal footprinting (Ribo-seq) ist eine kürzlich entwickelte Technologie, die es erlaubt aktuell translatierte mRNA zu detektieren und stellt darüber ein Bindeglied zwischen Transkriptom- und Proteom-Daten dar. Wir konnten zeigen, dass Ribo-seq Daten sehr gut mit Proteom-Daten korrelieren. Das wiederum erlaubt es, Veränderungen im aktiven Proteom zu kartieren. Weiterhin erlaubt diese Technik Einblicke in die transkriptionelle und translationale Regulation und kann zwischen nicht-kodierender und kodierender RNA unterscheiden. Dies eröffnet bisher nicht dagewesene Chancen, mikrobielle regulatorische Netzwerke von Genen und, zur selben Zeit, von Proteinen zu ermitteln. Ribo-seq wurde bislang nur auf einzelne Bakterien angewandt, aber gemischte Populationen (microbiota) sind in der Natur die Regel. Das intestinale Mikrobiom, bzw. seine Funktionalität hat großen Einfluss auf den Wirt, insbesondere bei Krankheitsgeschehen im Falle einer Dysbiose. Jedoch fokussiert sich die Mikrobiom-Forschung momentan auf mikrobielle Vielfalt und Zusammensetzung im Ökosystem. Bestimmte metabolische Veränderungen korrelie-ren mit gewissen Artenzahlen, aber die Verbindung zwischen beiden bleibt oft unklar. Im vorge-schlagenen Projekt wird die Ribo-seq Technologie auf Metatranslatome komplexer mikrobieller Gemeinschaften ausgeweitet. Ribo-seq ist sicherlich eine sehr gute Wahl die Funktionalität solcher Gesellschaften darzustellen, denn es die Technik erlaubt einen detaillierten Blick auf wichtige me-tabolische-aktive Proteine und ihre Interaktionen zum Zeitpunkt der Probennahme. Die Darstellung des metabolischen Netzwerks erlaubt es mikrobielle Aktivitäten zuzuordnen; entweder in Form funktioneller Gruppen oder individuell. Ribo-seq eine gute Wahl, denn die Methode ist inhärent blind für Nukleinsäuren, die nicht aktiv verwendet werden; damit reduziert sich die Komplexität der Probe. Gleichermaßen bleiben störende Proteine (z.B. vom Wirt, aus Futter) außen vor, denn nur aktuell produzierte Proteine werden über ihre Translation erfasst. Als Modell verwenden wir IBD-empfindliche IL-10-negative Mäuse in Kombination mit einer etablierten und vereinfachten mikrobiellen Darm-Gemeinschaft. Die neuen Daten formen ein Bindeglied zwischen der einfachen Art-Abundanz und der Funktionalität des Mikrobiomes in diesem Maus-Modell und bereiten dadurch den Weg für zukünftige humane Studien.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen