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Resolving metabolic interactions between the gut microbiota and the host with multi-omics-based modelling

Descrizione del progetto

Decifrare le interazioni tra microbiota intestinale e ospite per un intervento mirato

Il microbiota intestinale svolge un ruolo fondamentale per la salute, in quanto favorisce la digestione, assorbe i nutrienti e sostiene il sistema immunitario e le funzioni cerebrali. Poiché gli interventi dietetici e terapeutici possono influire sul microbiota intestinale, la loro regolazione potrebbe migliorare la salute e prevenire le malattie. Tuttavia, la diversità microbica che compone il microbiota intestinale varia da persona a persona, il che rende difficile prevedere in che modo le alterazioni potrebbero influire sull’ospite. Utilizzando la modellizzazione basata sulla multiomica, il progetto MetaboGutModel, finanziato dal CER, studierà le funzioni metaboliche dei batteri, le interazioni molecolari all’interno delle comunità microbiche e i meccanismi delle interazioni microbiche. Fornirà quindi un quadro di riferimento per risolvere sistematicamente i contributi del microbiota al fenotipo metabolico dell’ospite, consentendo così interventi mirati sul microbiota.

Obiettivo

The gut microbiota is essential to human health: microorganisms in the human body help to digest nutrients, engage in host metabolism, immunity, behaviour and brain functions. Since the gut microbiota, in contrast to the human genome, can be modified through dietary and therapeutic interventions, modulating the microbiota is a promising path to improve human health and to prevent or treat diseases. However, predicting the effects of microbiota perturbations on the host metabolic phenotype remains extremely challenging due to our limited understanding of bacterial metabolic functions, molecular interactions within microbial communities, and the mechanisms of microbial interactions with the host.
I propose to tackle these challenges with a combination of experimental and computational approaches in a synthetic community of 14 common human gut bacteria, which has been associated with > 150 health-relevant metabolites involved in amino acid, vitamin, and hormone metabolism in vivo. We will follow a bottom-up strategy to i) systematically characterize the capacity of single bacteria to consume and produce metabolites of interest and identify the responsible enzymes; ii) investigate the metabolism of these compounds in compositionally diverse synthetic communities; and iii) quantify and modulate microbiota contribution to the host metabolism of these compounds in mouse models. To this aim, we will combine high-throughput bacterial culturing, metabolomics, transcriptomics and proteomics assays with genome-scale metabolic modelling, graph-based multi-omics integration methods and physiology-based models of microbiota-host interactions. This project will provide a generalized framework to systematically resolve microbiota contributions to the host metabolic phenotype, and elucidate the fundamental principles governing microbiota-host metabolic interactions, thus enabling targeted microbiota interventions to modulate the host metabolic phenotype and improve human health.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG

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Istituzione ospitante

EUROPEAN MOLECULAR BIOLOGY LABORATORY
Contributo netto dell'UE
€ 1 499 323,75
Indirizzo
Meyerhofstrasse 1
69117 Heidelberg
Germania
Regione
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 323,75

Beneficiari (1)