Mechanismen der Mikrobiota-Resilienz gegenüber infektionsbedingtem oxidativen Stress

• Antragsteller: Dr. Igor Iatsenko
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537632283

Die Widerstandsfähigkeit gegenüber entzündlichen Reaktionen des Wirts, die durch eine Infektion ausgelöst werden, ist eine grundlegende Eigenschaft gesunder Mikrobiota im Darm. Trotz ihrer Bedeutung für die Gesundheit des Wirts, sind die Mechanismen der Mikrobiota-Resilienz, noch wenig bekannt. Kürzlich haben wir gezeigt, dass die Resistenz wichtiger Kommensalen gegenüber antimikrobiellen Peptiden (AMPs) des Wirts ein wesentlicher Resilienzmechanismus ist. Neben AMPs können jedoch auch andere Immuneffektoren gegen Kommensalen wirken. Insbesondere reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind konservierte antimikrobielle Wirkstoffe, die nach einer Infektion schnell gebildet werden. Dies wirft die Frage auf, wie die Mikrobiota nach einer ROS-Freisetzung stabil bleibt. Auf der Grundlage unserer vorläufigen Ergebnisse stellen wir die Hypothese auf, dass die Resistenz der Darmflora gegen ROS eine Schlüsseleigenschaft der Mikrobiota ist, die zu einer Widerstandsfähigkeit gegenüber infektionsbedingtem oxidativem Stress führt. Um diese Hypothese zu testen, verwenden wir die Fruchtfliege Drosophila melanogaster und ihren Darm-Kommensal Lactiplantibacillus plantarum als genetisch veränderbares Modell. Zunächst werden wir in einem genetischen Screening Transposon-Mutanten von L. plantarum identifizieren und charakterisieren, die empfindlich auf ROS reagieren. Zweitens werden wir Deletionsstämme für vielversprechende Transposon-Kandidaten erzeugen und sie auf ihre allgemeine Fitness und ihre Querempfindlichkeit gegenüber verschiedenen Stressfaktoren charakterisieren. Drittens werden wir eine Untergruppe von L. plantarum-Mutanten, die spezifisch empfindlich auf ROS in vitro reagieren, auf ihre Fähigkeit testen, den Drosophila-Darm unter Standard-Laborbedingungen und nach ernährungsbedingtem oxidativen Stress zu besiedeln. Als nächstes werden wir die Persistenz von ROS-empfindlichen L. plantarum im Darm bei infektionsbedingtem oxidativen Stress testen. Schließlich werden wir den Beitrag der Interaktionen zwischen Kommensalarten im Darm zur Persistenz der ROS-empfindlichen L. plantarum-Mutanten während infektionsbedingtem oxidativen Stress untersuchen. Insgesamt werden wir in diesem Projekt die molekularen Mechanismen der Mikrobiota-Resistenz gegenüber ROS identifizieren und charakterisieren, die Rolle dieser Mechanismen bei der Widerstandsfähigkeit der Mikrobiota gegenüber oxidativem Stress in vivo untersuchen und die Rolle der Gemeinschaft und des Kreuzschutzes bei der Widerstandsfähigkeit der Mikrobiota während einer Infektion testen. Die hier gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse werden nicht nur unser Verständnis der Resilienzmechanismen der Mikrobiota verbessern, sondern könnten auch dazu beitragen, einzelne Mitglieder der Mikrobiota zu manipulieren oder mikrobielle Gemeinschaften so zu gestalten, dass sie widerstandsfähiger gegen infektionsbedingte Störungen werden und so die negativen Auswirkungen einer Infektion auf das intestinale Gleichgewicht verringern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen