B1
Wirt-Mikroben-Interaktion in Schwämmen und Nesseltieren
Der Begriff „Metaorganismus“ wurde in Anerkennung der Tatsache geprägt, dass in der Umwelt alle multizellulären Wirte (Tiere, Pflanzen) mit Mikroorganismen assoziiert sind. Dieses Konzept hat tiefgreifenden Einfluss auf unser Verständnis von Ökologie, welche versucht die Interaktionen innerhalb eines Organismus und zwischen Organismen und ihrer Umwelt nachzuvollziehen. Es gibt ein zunehmendes Verständnis, dass mikrobielle Gemeinschaften viele essenzielle Funktionen, von der Ernährung bis zur Entwicklung und Verteidigung gegen Pathogene, erfüllen können.
Die Projektgruppe B1 untersucht die Wirt-Mikroben-Interaktionen in zwei ursprünglichen Vielzellern, den Schwämmen und den Nesseltieren. Es zeigte sich, dass Schwämme und Nesseltiere von speziellen bakteriellen Gemeinschaften besiedelt sind, was auf einen hochselektiven Druck durch das Wirtstier hindeutet. Aktuelle Genomprojekte von Schwämmen und Nesseltieren haben potentielle Rezeptoren, Signaltransduktionskaskaden und Effektormoleküle, die an der epithelialen Verteidigung beteiligt sind, identifiziert. In diesem Projekt haben wir die Hypothese, dass es eine enge Interaktion zwischen der Bakteriengemeinschaft und dem Wirtsimmunsystem gibt und dass die Bakterien zur Fitness des Wirts beitragen. Diese Aspekte wurden noch in keinem experimentellen Modell im Detail untersucht. Um diese Interaktionen aufzuklären, konzentrieren wir uns auf zwei Hauptziele in Nematostella und zwei ausgewählte Schwammarten in einem vergleichenden Ansatz:
1. Wirtsmechanismen, die an der Anerkennung und Etablierung einer spezifischen Bakterienbesiedlung beteiligt sind.
2. Bakterielle Funktionen und Lokalisierung während der Entwicklung.
Gemeinsam werden diese Erkenntnisse, die aus in-vitro und in-vivo Studien abgeleitet werden, ursprüngliche Mechanismen, die Wirt-Mikroben-Erkennung, sowie Funktion und Homöostase während der Entwicklung kontrollieren, enthüllen. Da diese Phyla einen Großteil der genetischen Komplexität der gemeinsamen Metazoan-Vorfahren bewahrt haben, verspricht es hochinformative, evolutionär konservierte Mechanismen aufzuschlüsseln, welche die Wirt-Mikroben-Interaktionen kontrollieren.
Wissenschaftler
Publikationen
2019
FeaturedA phage protein aids bacterial symbionts in eukaryote immune evasion
Jahn MT, Arkhipova K, Markert SM, Stigloher C, Lachnit T, Pita L, Kupczok A, Ribes M, Stengel ST, Rosenstiel P, Dutilh BE, Hentschel U (2019) Cell Host & Microbe, doi: 10.1016/j.chom.2019.08.019
FeaturedComparative analysis of amplicon and metagenomic sequencing methods reveals key features in the evolution of animal metaorganisms
Rausch P, Rühlemann M, Hermes BM, Doms S, Dagan T, Dierking K, Domin H, Fraune S, von Frieling J, Hentschel U, Heinsen F-A, Höppner M, Jahn MT, Jaspers C, Kissoyan KAB, Langfeldt D, Rehman A, Reusch TBH, Roeder T, Schmitz RA, Schulenburg H, Soluch R, Sommer F, Stukenbrock E, Weiland-Bräuer N, Rosenstiel P, Franke A, Bosch T, Baines JF (2019) Microbiome, doi: 10.1186/s40168-019-0743-1
FeaturedTemperature and insulin signaling regulate body size in Hydra by the Wnt and TGF-beta pathways
Mortzfeld BM*, Taubenheim J*, Klimovich AV, Fraune S, Rosenstiel P, Bosch TCG (2019) Nature Communications 10, 3257. doi: 10.1038/s41467-019-11136-6
FeaturedNeutrality in the metaorganism
Sieber M, Pita L, Weiland-Bräuer N, Dirksen P, Wang J, Mortzfeld B, Franzenburg S, Schmitz RA, Baines JF, Fraune S, Hentschel U, Schulenburg H, Bosch TCG, Traulsen A (2019) PLoS Biol., DOI: 10.1371/journal.pbio.3000298
Bdellovibrio and like organisms are predictors of microbiome diversity across diverse host groups.
Johnke J, Fraune S, Bosch TCG, Hentschel U, Schulenburg H (2019) Microbial Ecology DOI: 10.1007/s00248-019-01395-7
Resolving structure and function of metaorganisms through a holistic framework 2 combining reductionist and integrative approaches
Jaspers C, Fraune S, Consortium of Australian Academy of Science Boden Research Conference Participants, Arnold AE, Miller DJ, Bosch TCG, Voolstra CR (2019) Zoology. doi: 10.1016/j.zool.2019.02.007
FeaturedFueled by methane: deep-sea sponges from asphalt seeps gain their nutrition from methane-oxidizing symbionts
Rubin-Blum M, Antony CP, Sayavedra L, Martínez-Pérez C, Birgel D, Peckmann J, Wu Y, Cardenas P, MacDonald I, Marcon Y, Sahling H, Hentschel U, Dubilier N (2019) The ISME Journal , v 13, p 1209–1225. doi: 10.1038/s41396-019-0346-7
2018
Differential expression of immune receptors in two marine sponges upon exposure to microbial-associated molecular patterns.
Pita L, Hoeppner MP, Ribes M, Hentschel U (2018); Sci Rep. 8(1):16081.doi: 10.1038/s41598-018-34330-w
Metabolic co-dependence drives the evolutionarily ancient Hydra-Chlorella symbiosis.
Hamada M, Schröder K, Bathia J, Kürn U, Fraune S, Khalturina M, Khalturin K, Shinzato C, Satoh N, Bosch TC (2018); Elife 7. pii: e35122. doi: 10.7554/eLife.35122
Predicted bacterial interactions affect in vivo microbial colonization dynamics in Nematostella
Domin H, Zurita-Gutiérrez Y, Scotti M, Buttlar J, Hentschel Humeida U and Fraune S (2018) Frontiers in Microbiology 9, 728, https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00728
Stem cell transcription factor FoxO controls microbiome resilience in Hydra.
Mortzfeld B M, Taubenheim J,Fraune S, Klimovich A V, Bosch T C G (2018); Front Microbiol., doi: 10.3389/fmicb.2018.00629
The sponge holobiont in a changing ocean: from microbes to ecosystems.
Pita L, Rix L, Slaby B M, Franke A, Hentschel U (2018); Microbiome, 6(46). doi: 10.1186/s40168-018-0428-1
Metaorganisms in extreme environments: do microbes play a role in organismal adaptation?
Bang C, Dagan T, Deines P, Dubilier N, Duschl W J, Fraune S, Hentschel U, Hirt H, Hülter N, Lachnit T, Picazo D, Galan P L, Pogoreutz C, Rädecker N, Saad M M, Schmitz R A, Schulenburg H, Voolstra C R, Weiland-Bräuer N, Ziegler M, Bosch T C G (2018); Zoology, doi: 10.1016/j.zool.2018.02.004
2017
Temperate phages as self-replicating weapons in bacterial competition.
Li XY, Lachnit T, Fraune S, Bosch T C G, Traulsen A, Sieber M (2017); J R Soc Interface, 14(137). doi: 10.1098/rsif.2017.0563
FeaturedA secreted antibacterial neuropeptide shapes the microbiome of Hydra.
Augustin R, Schröder K, Murillo Rincón A P, Fraune S, Anton-Erxleben F, Herbst E M, Wittlieb J, Schwentner M, Grötzinger J, Wassenaar T M, Bosch T C G (2017); Nat Commun., 8(1):698. doi: 10.1038/s41467-017-00625-1
2016
Emerging Sponge Models of Animal-Microbe Symbioses.
Pita L, Fraune S, Hentschel U (2016); Front Microbiol., 7:2102. doi: 10.3389/fmicb.2016.02102
Shedding light on cell compartmentation in the candidate phylum Poribacteria by high resolution visualisation and transcriptional profiling.
Jahn M T, Markert S M, Ryu T, Ravasi T, Stigloher C, U Hentschel, Moitinho-Silva L (2016); Scientific Reports, 6:35860. doi: 10.1038/srep35860
Using Nematostella vectensis to Study the Interactions between Genome, Epigenome, and Bacteria in a Changing Environment.
Fraune S, Forêt S, Reitzel A M (2016); Front. Mar. Sci., 3:148. doi: 10.3389/fmars.2016.00148