ERC Consolidator Grant für Thomas Böttcher

Die Menschen sind von einer großen Anzahl und Vielfalt an Mikroben besiedelt. Mindestens genauso zahlreich und vielleicht sogar noch vielfältiger kommen jedoch die sogenannten Phagen im menschlichen Organismus vor. Phagen sind infektiöse Viruspartikel, die ausschließlich Bakterien befallen. Bei einer Infektion wird in der Regel der Phage vervielfältigt und dadurch die Bakterienzelle zerstört. Manche Arten von Phagen gliedern sich jedoch ins Genom der Bakterien ein und bleiben dort in latenter Form unauffällig. Mit jeder Zellteilung des Wirtsbakteriums werden diese latenten Phagen mitkopiert und somit vermehrt. Unter bestimmten Bedingungen können sie allerdings reaktiviert werden und neue Viruspartikel bilden. Dr. Thomas Böttcher, Leiter der Emmy Noether-Nachwuchsgruppe Biologische Chemie an der Universität Konstanz, wurde nun ein ERC Consolidator Grant zugesprochen, um zu erforschen, welche chemischen Faktoren den Übergang der Phagen vom latenten in den aktiven Zustand steuern. Solche Stoffe könnten möglicherweise auch für die Entwicklung von Alternativen zu Antibiotika genutzt werden. Ab 2020 kann die Arbeitsgruppe für fünf Jahre auf eine Fördersumme von rund zwei Millionen Euro zurückgreifen.

Genau wie Menschen können auch Bakterien durch bestimmte Viren infiziert werden. Diese Phagen sind sehr selektiv und infizieren meist nur ganz bestimmte Bakterienarten. Phagen schleusen ihre Erbinformation in Bakterienzellen ein und bringen diese dazu, neue Phagen herzustellen. Aber anstatt die Bakterien gleich zu zerstören, können sie sich auch in die Bakterien einnisten und sich ruhig verhalten (lysogene Phagen). Für die Bakterien spielen solche latenten Phagen ganz unterschiedliche Rollen. Einerseits können sie ihre Wirtszellen zerstören, andererseits bringen sie den Bakterien auch verschiedenste Vorteile. Beispielsweise schützen sie die Wirtsbakterien vor einer lytischen Infektion durch andere Phagen. Darüber hinaus stellen lysogene Phagen effektive Waffen gegen konkurrierende Bakterien-Populationen dar. In vielen Fällen bringen lysogene Phagen auch Toxin-Gene mit sich, die es einem Bakterium ermöglichen, Krankheiten im Menschen auszulösen.

Welche molekularen Signale aktivieren latente Phagen?

Die Arbeitsgruppe von Thomas Böttcher erforscht den Übergang vom Ruhezustand von lysogenen Phagen in den Zustand, in dem die Zellen des Bakteriums zerstört und die neu produzierten Virenpartikel freigesetzt werden. Unter anderem soll die Frage beantwortet werden, wie dieser Prozess kontrolliert wird und über welche molekularen Signale latente Phagen aktiviert werden. „Das ist eine ganz entscheidende Frage, die das grundlegende Verständnis der Dynamiken zwischen Phagen und Mikroorganismen im menschlichen Körper berührt. Im Prinzip ist es eine völlig neue Welt. Wir kennen schon viel von der Biologie der Phagen, aber die Chemie dazu ist größtenteils unbekannt“, sagt Thomas Böttcher. Letztlich geht es um das Zusammenspiel des Mikrobioms, der Gesamtheit der Mikroorganismen, mit dem Phageom, der Gesamtheit der Phagen im Menschen.

Potenzial für neue Antibiotika

Die Grundlagenforschung der Arbeitsgruppe von Thomas Böttcher zielt neben einem besseren Verständnis der chemischen Interaktionen von Mikroorganismen auch auf mögliche neue Antibiotika ab. Ob die Kontrolle der Aktivität von Phagen auch dazu Potenzial hat, soll unter anderem im Rahmen des ERC-Projektes erforscht werden.

Zielgruppe der ERC Consolidator Grants sind exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, deren eigene unabhängige Arbeitsgruppe sich in der Konsolidierungsphase befindet.

Faktenübersicht:
• ERC Consolidator Grant für die Emmy Noether-Nachwuchsgruppe Biologische Chemie von Dr. Thomas Böttcher an der Universität Konstanz
• Für die Erforschung der Chemie von Phagen-Wirtsinteraktionen im menschlichen Körper
• Fördersumme von knapp zwei Millionen Euro über den Zeitraum von 2020 bis 2025.
• Weitere Informationen: chemie.uni-konstanz.de/boettcher/

Hinweis an die Redaktionen:
Fotos können im Folgenden heruntergeladen werden:
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Bildunterschrift: Phagen und Bakterien – Computergrafik.
Bild: Thomas Böttcher/AG Böttcher

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Bildunterschrift: Dr. Thomas Böttcher.
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