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Leibniz-Institut DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in BraunschweigLeibniz-Institut DSMZ - Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig

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Die DSMZ - Science Campus Braunschweig Süd - ist eines der größten Bioressourcenzentren weltweit. Die Sammlung umfasst mehr als 71.000 Kulturen etc.

Was ihr schon immer über die DSMZ wissen wolltet - ER hat nachgefragt.

Während seines Besuchs an der DSMZ in der letzten Woche hat uns Dr. Mark Benecke viele Fragen gestellt und fleißig gefilmt. Den Director's Cut könnt ihr auf YouTube abrufen 👉 https://www.youtube.com/watch?v=tNz81_GMfF8

Danke Mark für die erfrischende Darstellung unseres Instituts!

Löwenstarker Besuch ... heute nachmittag holen wir Dr. Mark Benecke vom Braunschweiger Hauptbahnhof ab. In Braunschweig ist der renommierteste und bekannteste Kriminalbiologe nicht erst durch den Fall des "Pastor Klaus Geyer" ein Star der forensischen Biologie und Mikrobiologie. Heute tauscht er sich mit unseren Forschenden Jörg Overmann, Laura Steenpaß, Willy Dirks, Felizitas Bajerski und Yvonne Mast aus. Mark kennt unsere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler schon lange und jetzt lernt er unser Institut richtig kennen. Manuela und ich in der Pressestelle sind sehr erfreut ... Morgen gibts Fotos vom Besuch. Natürlich sind NDR und Braunschweiger Zeitung dabei ...

Morgen ist es endlich soweit! Ihr habt den letzten Hinweis richtig gedeutet und errraten, wer uns morgen besucht: Dr. Mark Benecke.

Das Kollegium der DSMZ (Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen in Braunschweig) freut sich schon, dem weltberühmten Kriminalbiologen die Sammlungs- und Forschungsaktivitäten des Instituts zu zeigen ... und auch Bücher signieren zu lassen.

Wir freuen uns natürlich auch auf viele Journalisten - unter anderem von NDR, Braunschweiger Zeitung, NB und Co.

Im Rahmen einer Studie, die den Einfluss des Bakteriums Prevotella spp. auf entzündliche Darmerkrankungen in der Maus untersucht, konnte Dr. Meina Neumann-Schaal, Leiterin der Nachwuchsgruppe Bakterielle Metabolomik am Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig zeigen, dass das Vorhandensein des Bakterium die Stoffwechselprodukte im Darm (Coecum oder Blinddarm) signifikant verändert. Insgesamt konnte die Studie, die von Forschenden rund um Prof. Dr. Till Strowig vom Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung durchgeführt wurde, die Hypothese untermauern, dass Prevotella spp. in der Lage sind, immunmodulatorisch im Darm zu agieren und somit die Empfindlichkeit hinsichtlich einer entzündlichen Darmerkrankung zu erhöhen. Damit konnten nun erste Indizien für die bisher noch unerforschte Kommunikation zwischen Darmbakterien und ihrem Wirt aufgezeigt werden. Ihre Ergebnisse publizierten die Forscher im international renommierten Fachjournal Mucosal Immunology (https://doi.org/10.1038/s41385-020-0296-4).

Weitere Forschungsarbeiten weisen darauf hin, dass das Vorhandensein von Mikroorganismen, vor allem Bakterien, im Darm einen Einfluss auf das Wohlergehen von Mensch und Tier hat. Die Darmmikrobiota ist seit einiger Zeit im Fokus der Wissenschaft, denn Forschende gehen davon aus, dass es einen Zusammenhang zwischen einer bakteriellen Fehlbesiedlung des Darms und bestimmten Erkrankungen wie beispielsweise der chronisch-entzündlichen Darmerkrankung oder der rheumatoiden Arthritis gibt. Bislang ist unklar, ob die Bakterien aktiv in das Ökosystem Darm eingreifen und dadurch Veränderungen verursachen oder ob die Fehlbesiedlung eine Folge dieser Veränderungen ist. Die vorliegende Studie zeigt, dass Bakterien der Darmmikrobiota wie Prevotella spp. aktiv in der Lage sind, das Darmmilieu in der Maus zu verändern. So konnte beispielsweise nachgewiesen werden, dass Prevotella spp. andere Darmbakterien verdrängt und somit ihre Population vergrößern. Diese Veränderung in der Zusammensetzung des Darm-Mikrobioms führt zu einer Veränderung der dort vorliegenden Metabolite, was letztendlich in der vorliegenden Studie eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber einer Entzündung bedingte. Ähnliche Ergebnisse konnte Doktor Neumann-Schaal mit ihren Kolleginnen und Kollegen bereits in einer anderen Studie im Zusammenhang mit dem Bakterium Citrobacter rodentium zeigen (https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008448).

Die von Dr. Meina Neumann-Schaal am Leibniz-Institut DSMZ durchgeführten metabolomischen Analysen belegen, dass Stoffwechselprodukte wie beispielsweise Acetat bei einer Überbesiedlung mit Prevotella spp. vermehrt auftreten. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass Bakterien der Darmflora aktiv ihre Umgebung verändern und somit Einfluss auf die Anfälligkeit einer Personen nehmen können, an bestimmten Krankheiten zu erkranken. Die Biochemikerin Meina Neumann-Schaal leitet am Leibniz-Institut DSMZ die Nachwuchsgruppe Bakterielle Metabolomik und hat sich auf die Analyse von bakteriellen Stoffwechselprodukten spezialisiert. Basierend auf massenspektrometrischen Analysen wie beispielsweise GC-MS und LC-MS untersucht ihre Arbeitsgruppe den Metabolismus von Bakterien und Archaeen mit dem Ziel,

deren Stoffwechselvorgänge zu verstehen und beeinflussen zu können. Ein Schwerpunkt ihrer Forschung liegt auf der Entschlüsselung des Zusammenhangs von Metabolismus und Virulenz von Clostridioides difficile, einem häufig auftretendem Krankenhauskeim, der unter anderem schwere Durchfallerkrankungen auslösen kann.

Originalpublikationen:

Iljazovic A, Roy U, Gálvez EJC, Lesker TR, Zhao B, Gronow A, Amend L, Will SE, Hofmann JD, Pils MC, Schmidt-Hohagen K, Neumann-Schaal M, Strowig T. Perturbation of the gut microbiome by Prevotella spp. enhances host susceptibility to mucosal inflammation.

Mucosal Immunol. 2020 May 20. Online ahead of print.

https://doi.org/10.1038/s41385-020-0296-4

Osbelt L, Thiemann S, Smit N, Lesker TR, Schröter M, Gálvez EJC, Schmidt-Hohagen K, Pils MC, Mühlen S, Dersch P, Hiller K, Schlüter D, Neumann-Schaal M, Strowig T. Variations in microbiota composition of laboratory mice influence Citrobacter rodentium infection via variable short-chain fatty acid production. PLoS Pathog. 2020 Mar 24;16(3):e1008448.

https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008448

DSMZ-Pressekontakt:

Sven-David Müller, Pressesprecher des Leibniz-Instituts DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH

Tel.: 0531/2616-300

Email: Sven.David.Mueller@dsmz.de

Forschende rund um Professorin Dr. Yvonne Mast vom Leibniz-Institut DSMZ-Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen im niedersächsischen Braunschweig haben eine neue Strategie zur Aktivierung stiller Antibiotika-Gencluster entwickelt. Sie zeigten, dass sich das Streptomyces Antibiotic Regulatory Protein (SARP), ein Regulator, der die Biosynthese von Antibiotika in Streptomyceten reguliert, als genereller Aktivator verschiedener Antibiotika-Gencluster einsetzen lässt. Wie mit Hilfe der SARPs aktivierbare Gencluster identifiziert und gezielt angeschaltet werden können, veröffentlichten die Forschenden in der international renommierten Fachzeitschrift Frontiers in Microbiology.

In der Studie konnte das Team um die Mikrobiologin Yvonne Mast zeigen, dass SARP-Regulatoren in vielen verschiedenen Actinomyceten vorkommen und dort Bestandteil von Genclustern sind, die für ganz unterschiedliche Wirkstofftypen kodieren. In ihren Experimenten wiesen die Forschenden nach, dass die SARP-Regulatoren das Potenzial haben, auch Gencluster in anderen Wirtsstämmen zu regulieren. Am Beispiel des SARP-Regulators PapR2 wurde gezeigt, dass dieser nicht nur in dem Bakterium Streptomyces pristinaespiralis, in dem er natürlicherweise vorkommt, Cluster-aktivierende Eigenschaften hat. Er ist auch in der Lage, in anderen Streptomyceten wie beispielsweise Streptomyces lividans stille Gencluster zu aktivieren und damit die Wirkstoffproduktion erst zu ermöglichen. Durch ein besseres Verständnis der Regulationsmechanismen und mit Hilfe von Genomsequenzdaten können die Forschenden nun vorhersagen, welche Gencluster sich potentiell durch SARPs aktivieren lassen was die spätere Findung der Wirkstoffe erleichtert.

Aktivierung stiller Gencluster

Actinomyceten sind bekannt für ihr Potential zur Produktion vieler bioaktiver Wirkstoffe. Durch Genomsequenzanalysen ist bekannt, dass die Organismen zahlreiche sogenannte „stille Gencluster“ beherbergen, welche die Information für Wirkstoffsynthesen enthalten, die aber nicht in die entsprechenden Substanzen übersetzt wird. Es wird angenommen, dass Actinomyceten theoretisch zehnmal mehr Sekundärmetabolite produzieren könnten als normalerweise unter Standardlaborbedingungen isoliert werden. Warum viele der Cluster „inaktiv“ sind ist bislang unklar. Ein Grund könnte aber die fehlende Aktivierung durch regulatorische Elemente sein. Das Auffinden und Aktivieren solcher stillen Gencluster und die daraus resultierende Identifizierung und Charakterisierung neuer potentieller Wirkstoffe sind in Zeiten der Zunahme von Infektionen mit antibiotikaresistenten Pathogenen von größter Bedeutung. „Der Vorteil der von uns genutzten Methode ist, dass man damit relativ einfach aber zielgerichtet Gencluster aktivieren kann. Die meisten anderen Strategien zur Aktivierung stiller Gencluster sind unspezifische Aktivierungsansätze, die in der chemischen Analytik aufwendig sind oder aber Gencluster-spezifische Ansätze, die dann mit viel Klonierungsaufwand verbunden sind.“ fasst Professorin Yvonne Mast die Vorteile ihres Forschungsansatzes zusammen.

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