Nichtvererblicher, kontaktabhängiger molekularer Austausch als Voraussetzung für bakterielle Multizellularität

01.10.2022 bis 30.09.2025

Bakterien kommen in der Natur in Gemeinschaften mit vielen anderen Arten zusammen vor, jedoch wurden die molekularen Auswirkungen des artübergreifenden Kontakts bisher kaum erforscht. Zudem deuten gehäuft Daten darauf hin, dass benachbarte Bakterien Proteine und Metabolite in einer kontaktabhängigen Weise austauschen. Dieser Austausch bringt neue Phänotypen hervor, dennoch ist der Umfang dieses Phänomens bisher nicht bekannt. Wir beabsichtigen duale Artengemeinschaften mit Bacillus subtilis als zentralem Bakterium zu konzipieren, um die kontaktabhängige Anpassung der Genexpression zu erforschen. Dies wird über die globale Betrachtung der Veränderungen im Transkriptom, Proteom und Phosphoproteom der zwei interagierenden Arten erreicht. Wir erwarten das genetische Programm und Signaltransduktionswege, die in einer solchen artübergreifenden Reaktion involviert sind, aufzudecken. Parallel dazu werden wir den Umfang und die Identität der Proteine aufklären, die zwischen den Arten ausgetauscht werden, sowie ihre gemeinsamen Eigenschaften über artspezifische Transkriptom- und Proteom-Markierung offenlegen. Des Weiteren, basierend auf unseren vorhergehenden Ergebnissen, prognostizieren wir, dass interzelluläre bakterielle Nanotubes, die eine von uns kürzlich entdeckte Form der Interaktion vermitteln, eine Schlüsselrolle bei kontaktabhängigen Interaktionen spielen. Entsprechend wird der Einfluss von Nanotubes auf die Umprogrammierung der Genexpression sowie auf den interzellulären RNA- und Proteinaustausch mittels Nanotube-defizienten Mutanten entschlüsselt. Das vorgeschlagene Projekt wird die erste umfassende Betrachtung von nichtvererblichen, kontaktabhängigen Ereignissen auf molekularer Ebene ermöglichen, die während artübergreifenden bakteriellen Interaktionen geschieht und wird dem Einfluss von interzellulären Nanotubes in diesem Prozess ermitteln.