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PHAGENET: PHAge GEnetic NETworking in the microbiome

Description du projet

Bactériophages: peuvent-ils transférer des gènes d’un microbiome humain à un autre?

Les bactéries échangent du matériel génétique par le biais d’un mécanisme que l’on appelle «transfert horizontal de gènes». Ce mécanisme facilite l’évolution, mais il est aussi la principale source de la virulence et de la résistance aux antimicrobiens. Le projet PHAGENET, financé par l’UE, étudie le rôle des virus bactériens (bactériophages) dans la mobilisation et le transfert de l’ADN bactérien, en particulier dans le microbiome humain. Les données recueillies jusqu’à présent indiquent que certains bactériophages peuvent accumuler de l’ADN génomique bactérien, ce qui contribue à la diffusion génétique dans différents microbiomes. L’identification des déterminants moléculaires de ce processus aura de profondes répercussions sur les domaines de la microbiologie et de la gastro-entérologie.

Objectif

Horizontal gene transfer (HGT) is one of the primary forces driving rapid adaptation and long term evolution of complex microbial communities such as the human microbiome. The same process is involved in the dissemination of virulence and antimicrobial resistance genes and emergence of “superbugs”. The precise mechanisms and role of HGT in the structure and function of the microbiome remain largely unexplored.
Bacteriophages are ubiquitous and highly abundant members of the human microbiome, accounting for ~5% of total microbial DNA. Many of them, such as crAssphage, are highly prevalent and have evolved complex relationships with their microbial hosts. At the same time their role in microbiome composition and function is unclear. Recently we observed the accumulation of considerable amounts of bacterial genomic DNA in the phage-encapsulated fraction of human faeces (up to 50% in some instances). Analysis of this chromosomal fraction reveals that it does not appear to be due to contamination, but rather represents phage-mediated mobilisation and transfer (transduction) of DNA from specific bacterial taxa and specific genomic regions.
PHAGENET argues that phage-mediated transduction plays a significant role in the genetic plasticity of the human microbiome, and that the phageome provides individual microbes with access to a wider pangenome and enables dissemination of genes both within and across individual human microbiomes. I propose to thoroughly test this hypothesis at molecular, cellular and organismal levels. This will involve an array of approaches, including long-read high-throughput sequencing, faecal chemostat models, random transposon insertion libraries in gut bacteria and animal models.
By addressing an important gap in our understanding of the microbiome, PHAGENET will impact across the research areas of microbiology, virology, gastroenterology, evolutionary ecology and epidemiology.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITY COLLEGE CORK - NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND, CORK
Contribution nette de l'UE
€ 1 999 988,00
Coût total
€ 1 999 988,00

Bénéficiaires (1)