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High-throughput identification of novel phage-encoded bacterial defense mechanisms against protozoan predation

Description du projet

Découvrir les stratégies de défense des bactéries

Les bactéries sont vitales pour les écosystèmes, un seul gramme de sol abritant jusqu’à 10 milliards de cellules. Pourtant, elles sont constamment menacées par des prédateurs: les protozoaires, des eucaryotes unicellulaires qui consomment les bactéries, et les bactériophages, des virus qui les infectent et les tuent. Ensemble, ces prédateurs détruisent quotidiennement jusqu’à 20 % de la population bactérienne mondiale, ce qui pousse les bactéries à développer des mécanismes de défense. Malgré leur importance, les interactions entre ces trois groupes restent mal comprises. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet DictyDefense explore comment les prophages (virus intégrés dans les génomes bactériens) aident les bactéries à se défendre contre la prédation des protozoaires. Le projet utilise des tests fluorescents et des techniques avancées pour découvrir les mécanismes génétiques et biochimiques à l’origine de ces stratégies de défense.

Objectif

Bacteria are the backbone of natural communities. A single gram of soil may contain up to 10 billion cells. Two types of bacterial predators are also abundant: protozoa, single-celled eukaryotes that phagocytize bacteria, and bacteriophages (phages), viruses that only infect bacteria. Each day, up to 20% of the global bacterial population is killed by these two predators. This puts pressure on bacteria to adapt defense strategies, but also on each predator to out-compete the other. However, the interplay between bacteria, phages, and protozoa is rarely studied.

Certain phages can integrate into bacterial genomes, becoming prophages, and encode beneficial traits for host fitness, like protection from other phages. My hypothesis is that prophages encode defense mechanisms that may interfere with protozoan predation and protect the bacterial host, thereby indirectly benefiting the prophage.

To investigate this, I will develop a high-throughput quantitative fluorescence predation assay, using the amoeba Dictyostelium discoideum as the model protozoan. Changes in abundance of fluorescently tagged bacteria with and without defense functions will report the strength of predation defense in a large bacterial isolate panel harbouring thousands of prophages. The assay will be scaled up with robotics platforms. Gain of function screens will be used to link defense phenotype with individual genes. After prioritizing the defense hits for novel biology, the major stages of predation that are inhibited can be observed by real time tracking of interactions between fluorescently tagged cells. Biochemical and genetic follow-ups will pinpoint the exact mechanisms of defense. Proteomic, transcriptomic, and lipidomic methods will assess changes in bacterial and protozoan physiology. Overall, this proposal addresses an important blind-spot in the interactions of bacteria, protozoa, and phages and will reveal new aspects on how predatory interactions shape microbial ecosystems.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

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Coordinateur

EUROPEAN MOLECULAR BIOLOGY LABORATORY
Contribution nette de l'UE
€ 189 687,36
Adresse
Meyerhofstrasse 1
69117 Heidelberg
Allemagne
Région
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
Aucune donnée