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Diet-driven evolution in a human gut commensal bacterium: impact on niche adaptation and host physiology

Descrizione del progetto

Come incide l’alimentazione sulle interazioni tra ospite e microbiota e sulla salute umana

I cambiamenti nella composizione e nella funzione del microbiota intestinale sono correlati a una maggiore gravità dei disturbi metabolici e delle malattie infettive. Una dieta povera di fibre e ricca di grassi e zuccheri semplici altera il microbiota, riduce la diversità batterica e rende l’ospite più suscettibile a infiammazioni e infezioni. Gli studi dimostrano che questa dieta può favorire la selezione di mutazioni specifiche nel batterio commensale intestinale Bacteroides thetaiotaomicron, in grado di influire sulla degradazione dei glicani derivati dalla mucina e l’adattamento alla nicchia intestinale. Il progetto EvoBacNiche, finanziato dall’UE, genererà mutanti di B. theta portatori di mutazioni selezionate dalla dieta e ne studierà la capacità di degradare i glicani ricavati dalla mucina, di colonizzare le nicchie intestinali e di influire sulla suscettibilità dell’ospite all’infiammazione e alle infezioni in modelli sperimentali. L’obiettivo del progetto è individuare i meccanismi molecolari che collegano l’alimentazione, l’evoluzione del microbiota e la salute dell’ospite.

Obiettivo

Gut microbiota perturbations are associated with increased severity of human pathologies including metabolic disorders and infectious diseases. Diet influences host physiology in a microbiota-dependent manner. In mice, a diet low in fiber and high in fat and simple sugars (western diet: WD) lowers bacterial diversity, alters microbiota functions, and increases host susceptibility to infection and inflammation. This susceptibility is associated with decreased mucus layer thickness that presumably depends on the activity of mucus-degrading species. Within-host evolution experiments show WD-dependent selection of mutations targeting degradative pathways of mucin-derived glycans in the intestinal commensal Bacteroides thetaiotaomicron (B.theta). Mutations targeting an uncharacterized starch utilization-like system gene showed the strongest frequency fluctuations between standard and western diet. However, the functional consequences of these mutations remain uncharacterized. We hypothesize that WD-selected mutations contribute to spatial niche acquisition, reduction of mucus layer thickness, and increased host susceptibility to pathogen infections. To address this, I will construct isogenic B.theta mutants carrying diet-selected mutations. The mutants will be tested for their ability to degrade mucin-derived glycans in vitro, in a gut-on-chip and in animal models. Their initial spatial distribution will be monitored in mice with a conventional microbiota fed either a standard or western diet. Long-term niche establishment along the gastrointestinal tract and near the mucosal surface, and host susceptibility to inflammation and Citrobacter rodentium infection, will be evaluated in gnotobiotic mice within a community of human-associated bacteria under the two dietary regimens. This study thereby aims to identify molecular mechanisms by which diet impacts host-microbiota interactions at the mucosal surface and to assess their effects on host health and disease.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-WIDERA-2025-TALENTS-01

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Coordinatore

FUNDACAO GIMM - GULBENKIAN INSTITUTE FOR MOLECULAR MEDICINE
Contributo netto dell'UE
€ 191 343,12
Indirizzo
AVENIDA PROFESSOR EGAS MONIZ
1649-035 LISBOA
Portogallo
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)