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Projekt
Evolution der Virulenz von Paenibacillus larvae, einem Pathogen der Honigbiene
Antragstellerin
Professorin Dr. Elke Genersch
Fachliche Zuordnung
Evolution, Anthropologie
Förderung
Förderung seit 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 425876005
Die Virulenz eines bakteriellen Pathogens entwickelt sich immer in einem spezifischen Wirtskontext und wird durch die Dreiecksbeziehung zwischen dem Pathogen, dem Wirt und der ansässigen Mikrobiota bestimmt. Die Evolution von Virulenz beruht dabei auf genetischen Veränderungen der bakteriellen Genome mit anschließender Selektion der Varianten. Das Verständnis der Mechanismen bei der Virulenzevolution ist für das Verständnis von Wirt-Pathogen-Systemen unerlässlich. Ebenso ist das Verständnis eines bestimmten Wirt-Pathogen-Systems eine Voraussetzung für eine fundierte Analyse der Virulenzevolution des beteiligten Pathogens. In dem beantragten Projekt werden wir in dem natürlichen, co-evolvierten Wirt-Pathogen-System ‚Honigbiene/Paenibacillus larvae‘ im Wirt die Evolution der Virulenz dieses grampositiven, sporenbildenden, obligat abtötenden, nekrotrophen bakteriellen Entomopathogens, das auf einen einzigen Wirt (Honigbiene) und ein einziges Lebensstadium (Larven) spezialisiert ist, untersuchen. Wir werden uns aus dem Blickwinkel der Infektionsbiologie auf die grundlegenden Mechanismen der Wirt-Pathogen-Interaktion konzentrieren. Wir werden dabei unser molekulares Verständnis der Pathomechanismen von P. larvae nutzen, das wir in den letzten Jahren durch die Charakterisierung mehrerer wichtiger Virulenzfaktoren und Sekundärmetaboliten von P. larvae gewonnen haben. Trotz dieser Fülle von Informationen über die Virulenzfaktoren von P. larvae, ist die Evolution der Virulenz von P. larvae weitgehend unverstanden. Es ist auch nicht bekannt, welchen Selektionsdruck die Mikrobiota des Leichnams und das Vorhandensein zusätzlicher Krankheitserreger auf die Virulenzentwicklung von P. larvae ausüben. Um diese Wissenslücke zu schließen, werden wir (a) die Bedeutung der Beseitigung konkurrierender Saprophyten in der nekrotrophen Phase des Lebenszyklus von P. larvae für seine Virulenz (Evolution) untersuchen und (b) charakterisieren, wie sich die genetischen Determinanten der Virulenz von P. larvae unter dem Einfluss eines konkurrierenden zweiten bakteriellen Pathogens entwickeln. Unser experimenteller Ansatz wird (i) das neu etablierte Protokoll für Bioassays mit serieller Passage, (ii) In-vivo- und In-vitro-Assays für multizelluläres Verhalten, Wachstum und Sekundärmetabolitenaktivität von P. larvae, (iii) Reinigung und Charakterisierung von Sekundärmetaboliten, (iv) bakterielle Geninaktivierungsmutanten, (v) bakterielle Genom-Resequenzierung, (vi) Amplikonsequenzierung und (vii) mathematisch-statistische Modelle umfassen. Die Ergebnisse werden unser Wissen über die Virulenzmechanismen und -evolution von P. larvae erweitern. Darüber hinaus wird das Verständnis der evolutionären Dynamik in unserem Wirt-Pathogen-Systems auch insgesamt wichtige Erkenntnisse zum Verständnis der Epidemiologie und für Virulenzmanagementstrategien bei sporenbildenden, obligat tötenden Krankheitserregern haben, insbesondere für solche mit einem nekrotrophen Lebensstil.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
