Descripción del proyecto
Los múltiples sistemas de defensa antibacteriófaga de las bacterias
La carrera armamentística entre las bacterias y los bacteriófagos condujo a la creación de sistemas antibacteriófagos eficientes, incluidas enzimas de restricción y CRISPR-Cas, que también constituyen inestimables herramientas genéticas moleculares. Recientemente se descubrieron sistemas de defensa bacterianos adicionales, como los sistemas de señalización antibacteriófaga basados en oligonucleótidos cíclicos (CBASS, por sus siglas en inglés) y viperinas procariotas. El hallazgo se basó en la observación de que están agrupados en islas de defensa en genomas bacterianos. Los resultados preliminares sugieren que todavía desconocemos numerosos sistemas antibacteriófagos de las islas de defensa microbianas. El objetivo del proyecto DefenseAgainstPhage, financiado con fondos europeos, es descubrir, validar y estudiar las propiedades de nuevos sistemas y mecanismos utilizados por los bacteriófagos para superar las defensas. El descubrimiento de nuevos sistemas no solo podría permitir comprender las interacciones entre bacteriófagos y bacterias, sino también desarrollar nuevas y prometedoras herramientas moleculares.
Objetivo
The perpetual arms race between bacteria and phage resulted in the evolution of efficient phage-resistance systems. Such systems, including restriction enzymes and CRISPR-Cas, have a major influence on the evolution of both bacteria and phage, and have also proven invaluable as molecular tools.
We recently showed that the bacterial immune system is much richer than originally thought. We discovered the CBASS system (Cohen, Nature 2019), prokaryotic viperins (Bernheim, Nature 2020), and additional defense systems widespread in microbes (Doron, Science 2018). These discoveries relied on the observation that defense systems are organized in defense islands - areas in bacterial genomes where multiple defense systems are clustered together. Mining defense islands resulted in the discovery of new defense systems, but our preliminary results suggest that this is just the tip of the iceberg, and that dozens of new defense systems remained undiscovered in microbial defense islands.
In this project we will use new genomic approaches, together with analyses of massive genomic and metagenomic datasets, to systematically map the molecular capabilities encoded within the anti-phage “defensome”. The project combines computational genomics, synthetic biology, and deep genetic and biochemical experiments to discover, validate, and study the properties of new defense systems, as well as mechanisms used by phages to mitigate defense. Specific focus will be given to retrons, microbial elements that produce chimeric molecules where RNA and DNA are covalently attached. We discovered that retrons function in anti-phage defense, and plan to decipher the mechanism by which the RNA/DNA hybrid provides defense. Based on the enormous impact that antiviral systems had on modern molecular biology (e.g. RNAi, CRISPR-Cas), we envision that deciphering the mechanism of new systems could yield not only major discoveries on phage-bacteria interactions, but also new and exciting molecular tools.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural. Véase: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Palabras clave
Programa(s)
Convocatoria de propuestas
(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2020-ADG
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ERC-ADG -Institución de acogida
7610001 Rehovot
Israel