Die Evolution von Symbiose innerhalb der Bacteroidetes

Frei lebende Amöben sind in unterschiedlichen terrestrischen Habitaten weit verbreitet und zählen hier zu den wichtigsten Räubern von Mikroorganismen. In dieser Eigenschaft haben sie großen Einfluss auf die Zusammensetzung mikrobieller Lebensgemeinschaften. Im Laufe der Evolution haben es verschiedene Bakterien bewerkstelligt, nicht nur der Phagozytose durch Amöben zu entkommen, sondern auch, diese als Wirt zu benutzen, und mit ihnen langfristige Symbiosen zu etablieren. Heutzutage sind insgesamt fünf Gruppen solcher bakterieller Endosymbionten frei lebender Amöben bekannt, diese fünf Gruppen gehören zu drei verschiedenen bakteriellen Phyla. Auf Grund des obligat intrazellulären Lebensstils dieser Endosymbionten, ist eine Kultivierung außerhalb ihrer Wirtszellen bislang nicht möglich. Da die Esistenz und Identität dieser Bakterien erst seit wenigen Jahren bekannt sind, und auf Grund ihrer obligat intrazellulären Lebensweise, ist unser Wissen über diese schwer faßbaren Bakterien immer noch gering. Die Analyse der Genomsequenz eines Chlamydien-verwandten Endosymbionten frei lebender Amöben ergab, dass die Interaktion zwischen diesen Symbionten und Amöben entwicklungsgeschichtlich sehr alt ist und zur Entstehung von Interaktionsmechanismen geführt hat, die heute noch von pathogenen Chlamydien, wie z. B. Chlamydia trachomatis, benutzt werden (Horn et al., 2004; Science 304: 728). Diese Arbeit macht deutlich, dass Genomsequenzierung and die damit ermöglichten Analysen der effektivste Weg ist, um obligate Endosymbionten von Protozoen zu untersuchen. In dem vorgeschlagen Projekt werden wir das Genom von `Candidatus Amoebophilus asiaticus`, eines obligaten Amöbensymbionten, der phylogenetisch zum Phylum Bacteroidetes gehört (Horn et al., 2001; Environ Microbiol 3: 440), sequenzieren. Die Schwerpunkte der Analyse dieser Genomsequenz werden die Biologie, die Interaktionen mit seiner Wirtszelle sowie die Entwicklungsgeschichte dieses Symbionten sein. Bakterien, die zum sehr diversen, sowie weit verbreiteten, Phylum Bacteroidetes gehören, sind in verschiedenen Habitaten häufig, zudem spielen sie eine wichtige Rolle in Biogeochemischen Kreisläufen. Bislang sind vier Gruppen von Endosymbionten innerhalb der Bacteroidetes bekannt, Blattabacterium, Endosmybionten von Schaben, und die Symbionten von Zikaden, `Candidatus Sulcia muelleri`, `Candidatus Cardinium hertigii`, ein Endosymbiont parasitischer Wespen, sowie der bereits oben erwähnte Amöbensymbiont `Candidatus Amoebophilus asiaticus`. Die Genomsequenzierung von `Cand. Amoebophilus asiaticus` wird uns in die Lage versetzen, neue Erkenntnisse über die Evolution intrazellulären Lebens innerhalb der Bacteroidetes zu gewinnen. Darüber hinaus werden wir die Interaktionsmechanismen von `Candidatus Amoebophilus asiaticus` mit seinem Wirt Acanthamoeba sp. auf molekularer Ebene aufklären können, um diese dann mit den Mechanismen anderer obligat intrazellulärer Bakterien zu vergleichen. Die Genomsequenz des nahe verwandten potentiellen Wirtes Acanthamoeba castellanii wird es außerdem erlauben, weitere grundlegende Mechanismen, die für diese Symbiose von Bedeutung sind, zu identifizieren. Das Genom von `Cand. Amoebophilus asiaticus` ist mit etwa 1,5-1,8 Mb im Vergleich zu den Genomen anderer frei lebender Bacteroidetes relativ klein und wird es uns daher ermöglichen, die Mechanismen der Genomreduktion zu untersuchen. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Mechanismen entscheidend in der Evolution von intrazellulären Symbionten zu pathogenen Bakterien sind. Allerdings wurden diese Mechanismen bisher fast ausschließlich bei Proteobakterien untersucht, wir werden daher überprüfen können, ob diese Mechanismen auch im Phylum Bacteroidetes gelten. Da Genomsequenzierung Hypothesen generierende Forschung ist, werden wir daraus resultierende Hypothesen und in silico Vorhersagen aus der Genomanalyse experimentell bestätigen. Hierbei werden wir das Gewicht vor allem auf die Interaktion von `Cand. Amoebophilus asiaticus` mit seinen Wirtszellen legen.

Frei lebende Amöben sind in unterschiedlichen terrestrischen Habitaten weit verbreitet und zählen hier zu den wichtigsten Räubern von Mikroorganismen. In dieser Eigenschaft haben sie großen Einfluss auf die Zusammensetzung mikrobieller Lebensgemeinschaften. Im Laufe der Evolution haben es verschiedene Bakterien bewerkstelligt, nicht nur der Phagozytose durch Amöben zu entkommen, sondern auch, diese als Wirt zu benutzen, und mit ihnen langfristige Symbiosen zu etablieren. Heutzutage sind insgesamt fünf Gruppen solcher bakterieller Endosymbionten frei lebender Amöben bekannt, diese fünf Gruppen gehören zu drei verschiedenen bakteriellen Phyla. Auf Grund des obligat intrazellulären Lebensstils dieser Endosymbionten, ist eine Kultivierung außerhalb ihrer Wirtszellen bislang nicht möglich. Da die Esistenz und Identität dieser Bakterien erst seit wenigen Jahren bekannt sind, und auf Grund ihrer obligat intrazellulären Lebensweise, ist unser Wissen über diese schwer faßbaren Bakterien immer noch gering. Die Analyse der Genomsequenz eines Chlamydien-verwandten Endosymbionten frei lebender Amöben ergab, dass die Interaktion zwischen diesen Symbionten und Amöben entwicklungsgeschichtlich sehr alt ist und zur Entstehung von Interaktionsmechanismen geführt hat, die heute noch von pathogenen Chlamydien, wie z. B. Chlamydia trachomatis, benutzt werden (Horn et al., 2004; Science 304: 728). Diese Arbeit macht deutlich, dass Genomsequenzierung and die damit ermöglichten Analysen der effektivste Weg ist, um obligate Endosymbionten von Protozoen zu untersuchen. In dem vorgeschlagen Projekt werden wir das Genom von "Candidatus Amoebophilus asiaticus", eines obligaten Amöbensymbionten, der phylogenetisch zum Phylum Bacteroidetes gehört (Horn et al., 2001; Environ Microbiol 3: 440), sequenzieren. Die Schwerpunkte der Analyse dieser Genomsequenz werden die Biologie, die Interaktionen mit seiner Wirtszelle sowie die Entwicklungsgeschichte dieses Symbionten sein. Bakterien, die zum sehr diversen, sowie weit verbreiteten, Phylum Bacteroidetes gehören, sind in verschiedenen Habitaten häufig, zudem spielen sie eine wichtige Rolle in Biogeochemischen Kreisläufen. Bislang sind vier Gruppen von Endosymbionten innerhalb der Bacteroidetes bekannt, Blattabacterium, Endosmybionten von Schaben, und die Symbionten von Zikaden, "Candidatus Sulcia muelleri", "Candidatus Cardinium hertigii", ein Endosymbiont parasitischer Wespen, sowie der bereits oben erwähnte Amöbensymbiont "Candidatus Amoebophilus asiaticus". Die Genomsequenzierung von "Cand. Amoebophilus asiaticus" wird uns in die Lage versetzen, neue Erkenntnisse über die Evolution intrazellulären Lebens innerhalb der Bacteroidetes zu gewinnen. Darüber hinaus werden wir die Interaktionsmechanismen von "Candidatus Amoebophilus asiaticus" mit seinem Wirt Acanthamoeba sp. auf molekularer Ebene aufklären können, um diese dann mit den Mechanismen anderer obligat intrazellulärer Bakterien zu vergleichen. Die Genomsequenz des nahe verwandten potentiellen Wirtes Acanthamoeba castellanii wird es außerdem erlauben, weitere grundlegende Mechanismen, die für diese Symbiose von Bedeutung sind, zu identifizieren. Das Genom von "Cand. Amoebophilus asiaticus" ist mit etwa 1,5-1,8 Mb im Vergleich zu den Genomen anderer frei lebender Bacteroidetes relativ klein und wird es uns daher ermöglichen, die Mechanismen der Genomreduktion zu untersuchen. Verschiedene Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Mechanismen entscheidend in der Evolution von intrazellulären Symbionten zu pathogenen Bakterien sind. Allerdings wurden diese Mechanismen bisher fast ausschließlich bei Proteobakterien untersucht, wir werden daher überprüfen können, ob diese Mechanismen auch im Phylum Bacteroidetes gelten. Da Genomsequenzierung Hypothesen generierende Forschung ist, werden wir daraus resultierende Hypothesen und in silico Vorhersagen aus der Genomanalyse experimentell bestätigen. Hierbei werden wir das Gewicht vor allem auf die Interaktion von "Cand. Amoebophilus asiaticus" mit seinen Wirtszellen legen.