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Projekt
Regulation der Wirtsproteinsynthese durch Jumbo-Phagenproteine
Antragsteller
Professor Dr. Jörg Vogel
Fachliche Zuordnung
Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 465133664
Bacteriophagen sind Viren, die Bakterien angreifen. Einige dieser Phagen mit großen Genomen und komplexen Lebenszyklen bieten eine erstklassige Möglichkeit, neue molekulare Faktoren und Prinzipien zu entdecken, wie Phagen ihre Wirte manipulieren. Die meisten Phagenproteine zeigen keinerlei Übereinstimmungen mit derzeitigen Sequenzdatenbanken, was einen bisher unerschlossenen Raum für die Entdeckung neuer Proteine mit spezialisierten Funktionen verspricht. Die Analyse von Phagenproteinen und Wirtsabwehrsystemen hat uns schon jetzt wichtige molekulare Werkzeuge an die Hand gegeben, wie z.B. T7 Polymerase, T4 Kinase, Restriktionsenzyme, Phagendisplay und CRISPR-Cas Technologie. Durch das Studium der Wechselwirkungen zwischen Phagen und Bakterien haben wir auch ein genaueres Verständnis der grundlegenden Prinzipien der Genexpression erlangt. Darüber hinaus stellen Phagen eine Ressource zur Entdeckung von Proteinen dar, die als neuartige Antibiotika zur Kontrolle multiresistenter humaner Krankheitserreger eingesetzt werden könnten. Unser Modellsystem ist der Jumbophage ΦKZ, der Bakterien der Spezies Pseudomonas infiziert. Das 280-kB große Genom von ΦKZ kodiert für >369 annotierte Proteine, von denen die meisten nicht charakterisiert sind. Wir haben ein Verfahren namens Grad-seq etabliert, um Phagenproteine zu identifizieren, die die Genexpressionsmaschinerie von Pseudomonas aeruginosa nach einer Infektion mit ΦKZ beeinflussen. Bemerkenswerterweise fanden wir zahlreiche Phagenproteine, die mit Proteinkomplexes im Wirt assoziieren, wie z.B. der RNA-Polymerase und den Ribosomen. Durch biochemische, genetische und strukturelle Analysen haben wir das abundante und konservierte Protein ΦKZ014 charakterisiert und gezeigt, dass es direkt an Ribosomen bindet. ΦKZ014 wird unmittelbar nach der Infektion exprimiert und ist essentiell für Phagenreplikation in spezifischen Pseudomonas-Stämmen. Diese Stämme dienen uns nun als genetische Systeme, die es erlauben, die Funktion von ΦKZ014 zu entschlüsseln. Unser Ziel ist es, die molekularen Mechanismen zu charakterisieren, die es Phagen ermöglichen, die Wirtstranslation zu manipulieren und die virale Replikation zu fördern. Darüber hinaus möchten wir das anti-Phagenabwehrsystem identifizieren, das von ΦKZ014 umgangen wird. Im Ganzen wird unsere Analyse uns ein besseres Verständnis dafür vermitteln, wie Phagen bakterielle Translation kontrollieren und wie Bakterien dem entgegenwirken; das wird uns ermöglichen, eine neue Verbindung zwischen Translation und bakterieller Immunität herzustellen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
