Projektbeschreibung
Untersuchung der Ursachen für einen erfolgreichen horizontalen Gentransfer in Bakterien
Es gibt eine Reihe von Faktoren, die den Erfolg oder Misserfolg des horizontalen Gentransfers – des Prozesses, bei dem genetisches Material zwischen verschiedenen Organismen übertragen wird – beeinflussen können. Der horizontale Gentransfer ist eine treibende Kraft bei der bakteriellen Evolution, doch seine Erforschung gestaltete sich bisher nicht einfach. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt HorizonGT wird die selektiven Kräfte beleuchten, die für den Erfolg des horizontalen Gentransfers in bakteriellen Populationen entscheidend sind. Konkret geht es bei dem Projekt um die Entwicklung einer Gentechnologie zur Messung der Fitness von Tausenden von Ereignissen des horizontalen Gentransfers. Auf diese Weise wird ermittelt, welche Faktoren den Erfolg des horizontalen Gentransfers einschränken, und die Rolle des genomischen Kontexts für die Fitness des Wirts untersucht. Die Ergebnisse werden unser Verständnis im Hinblick auf einen wichtigen Mechanismus der bakteriellen Ökologie und Evolution verbessern.
Ziel
Horizontal gene transfer (HGT) –the movement of genetic material between individuals– is a significant force fueling bacterial evolution. Through HGT, bacteria acquire new traits, develop new metabolic capabilities and learn to withstand harsh environmental conditions. However, in some cases, HGT brings genetic information that is not advantageous to its host. Despite its crucial relevance for bacterial ecology and evolution, understanding the selective forces that drive the success (or failure) of HGT remains a major challenge. Previous studies addressing this challenge ignored the fact that not all HGT events are alike: incoming DNA can be integrated into the host genome (e.g. transposons, integrons), or it can stand as a physically separated, autonomous DNA molecule (e.g. plasmids). This difference in genomic context poses several mechanistic constraints that are likely to alter the evolutionary outcome of HGT.
Here, I will present a conceptually novel approach that explicitly considers genomic context to uncover the selective drivers of HGT in bacterial populations. First, I will develop a new genetic technology to obtain high-throughput fitness measurements of thousands of HGT events. Then, I will use these data to identify and quantify the constraints that determine the success of HGT, both considering the intrinsic effects of the transferred DNA and the role of genomic context on host fitness. Specifically, I will measure the fitness effects of genetic transfers mediated by plasmids (Obj. 1) or integrated into the chromosome and, in the latter case, in different regions of the chromosome (Obj. 2). Finally, I will leverage the rules derived from these analyses to reconstruct the role of HGT in the evolution of a relevant human pathogen (Obj. 3). This project will provide a quantitative and mechanistic understanding of the selective forces driving HGT, expanding horizons in evolutionary microbiology.
Wissenschaftliches Gebiet
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
28046 MADRID
Spanien