Ansprechpartner

Dr. Frederic Bertels
Forschungsgruppenleiter/in
Telefon: + 49 4522 763-222

Forschungsgruppe Mikrobielle Molekulare Evolution (Bertels)

Forschungsgruppe Mikrobielle Molekulare Evolution

Unsere Arbeit in der Gruppe für Mikrobielle Molekulare Evolution kombiniert Laborexperimente, bioinformatische Methoden und mathematisches Modellieren um die Evolution von Bakterien, Viren und egoistischen genetischen Elementen zu erforschen. Die Forschung in der Gruppe konzentriert sich momentan auf drei Themengebiete: (1) Die Vorhersagbarkeit und Dynamik von Evolution; (2) Die Ökologie und Evolution von REPIN Populationen; und (3) Die Funktion des RAYT-REPIN Systems in Bakterien.

Vorhersagbarkeit von Evolution

Derzeit untersuchen wir wie sich eine Phagenpopulation daran anpasst eine Population von Bakterien zu infizieren. Dadurch, dass wir eine einzige Phagenpopulation viele Male von neuem an eine Bakterienpopulation anpassen lassen, hoffen wir (1) etwas über die zeitliche Dynamik von der Vererbung nützlicher Mutationen zu lernen; (2) die Fitnesseffekte vieler verschiedener Mutationen zu bestimmen; und (3) mithilfe dieser Effekte und der Häufigkeit der einzelnen Mutationen Vorhersagen zu können welche Mutation sich in der Population durchsetzen wir

Die Ökologie von REPIN Populationen

Vor kurzem haben wir gezeigt, dass bestimmte kurze repetitive genetische Elemente (REPINs) in bakteriellen Genomen sich wie evolvierende Populationen verhalten (http://biorxiv.org/content/early/2017/03/24/119743). Im Unterschied zu vielen anderen natürlichen Populationen evolviert eine REPIN Population innerhalb des Genom’s eines Bakteriums. Das heißt, man kann durch das Sequenzieren eines einzigen Bakteriums eine komplette REPIN Population untersuchen. Ähnlich wie andere natürliche Populationen können REPIN Populationen aussterben, wachsen und mit anderen REPIN Populationen oder anderen Genen im Genom konkurrieren oder auch kooperieren. In unserem ersten Projekt werden wir untersuchen wie eine einzige REPIN Population in verschiedenen Bakteriengenomen evolviert.

Die funktionelle Bedeutung des REPIN-RAYT Systems für Bakterien

REPINs sind kurze repetitive genetische Elemente die sich in Bakterien fortpflanzen können. RAYTs sind die Gene, die REPINs vervielfältigen (http://www.tandfonline.com/doi/full/10.4161/mge.18610 und http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1002132). RAYTs sind verwandt mit egoistischen genetischen Elementen, die sich selbst vervielfältigen können. Ungewöhnlicherweise vervielfältigen sich RAYTs nicht selbst sondern kopieren ausschließlich REPINs. Populationen egoistischer genetischer Elemente müssen genau wie Viren und andere Parasiten immer wieder neue Wirte infizieren um über lange Zeiträume überleben zu können. Es gibt keinen Hinweis, dass RAYTs häufig neue Bakterien infizieren (http://biorxiv.org/content/early/2017/03/23/119735).  Da RAYTs jedoch trotzdem über lange Zeiträume hinweg in Bakterien überleben, müssen sie einen Nutzen für das Bakterium haben. Wie werden versuchen diese Funktion mithilfe von Laborexperimenten zu bestimmen.

 

 
loading content