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Zentralinstitut für Ernährungs- und Lebensmittelforschung (ZIEL)

Abteilung Mikrobiologie
Technische Universität München
Weihenstephaner Berg 3
D-85350 Freising



 
Infektionsstrategien pathogener Darmbakterien
Gruppenleiter: Prof. Dr. Thilo M. Fuchs


Prof. Fuchs wechselte in die stellvertretende Leitung des Instituts für Molekulare Pathogenese am Friedrich-Loeffler-Institut Jena.
(https://www.fli.de/de/institute/institut-fuer-molekulare-pathogenese-imp/)


Mein Forschungsschwerpunkt liegt auf der molekularen Charakterisierung von Virulenzeigenschaften und metabolischen Eigenschaften, mit deren Hilfe sich die pathogenen Bakterienarten Salmonella typhimurium, Listeria monocytogenes und Yersinia enterocolitica erfolgreich an ihre intrazelluläre und extrazelluläre Umgebungen anpassen. 
Die entsprechenden molekularen Analysen werden in meiner Gruppe mittels pangenomischer Studien, Genomvergleiche, mehrdimensionale und Genom-weiter Screens, Genombibliotheken, Luziferase-gestützter Reportersysteme, Fluoreszenz-Mikroskopie, Expressionsprofilen, phänotypischer Microarrays, nicht-polarer Deletionen, biochemischer Assays, Wirts-Infektionsassays, Imaging-Systemen und 13C-Isotopologenanalyse durchgeführt. Als Wirtssysteme werden eukaryontische Zellkulturen, Insektenlarven, Caenorhabditis elegans, Amöben und Mäuse genutzt. Die erhobenen Daten liefern einen quantitativen und qualitativen Beitrag zur Modellierung bakterieller Anpassungsmechanismen. Darüberhinaus bieten sie eine Basis zur Auffindung von Zielmolekülen für neue Antibiotika oder Lebensmittelzusatzstoffe.










Kälteinduzierte Änderungen der Genexpression in Yersinia enterocolitica
Mitarbeiterin: M.Sc. Katharina Brauer


Yersinia enterocolitica ist ein Lebensmittelkeim, der in Menschen Gastroenteritis hervorrufen kann. In meiner Arbeitsgruppe konnte jüngst erstmals die insektizide Aktivität einer Yersinia-Spezies, nämlich Y. enterocolitica, nachgewiesen werden. Die hierfür verantwortlichen sog. Toxin-Komplex-Gene sind auf einer neuen Pathogenitätsinsel, tc-PAIYe, lokalisiert, die interessanterweise auch im Genom von Y. pestis vorliegt. Ein besonderes Merkmal dieser Toxine, die eine Alternative zum Bacillus thuringiensis-Toxin darstellen, ist ihre strikt temperaturabhängige Expression. Mit Hilfe des Luziferase-Reportersystems konnten wir zeigen, dass die bei 10°C, nicht jedoch bei 37°C kultivierten Bakterien die für Insekten letalen Substanzen bilden, woraus wir das Modell eines temperaturgesteuerten Oszillierens von Y. enterocolitica zwischen zwei getrennten Pathogenitätsphasen ableiteten, die die Ausbeutung von Invertebraten bei Umwelttemperaturen und die Infektion von Säugetieren bei Körpertemperatur erlauben. Desweiteren wurde ein umfangreicher Vergleich zwischen den Genomen von Y. enterocolitica und einem weiteren Insektenpathogen durchgeführt. Dessen Ergebnis wirft ein neues Licht auf die Verbreitung, aber auch auf die Evolution der Yersinien. In den auf diesem Gebiet laufenden Genom-basierten Arbeiten interessieren wir uns vorrangig für die molekularen Mechanismen der Toxinregulation, -freisetzung und –aktivität, aber auch für weitere genetische Determinanten, die an der Pathogenität von Yersinien gegenüber Insekten beteiligt sind.







Intrazelluläre Replikation von Listeria monocytogenes
Mitarbeiter: M.Sc. Jakob Schardt


Das natürliche Habitat von Listerien ist die bodendeckende Schicht von sich zersetzendem Pflanzenmaterial. Über kontaminierte Nahrungsmittel gelangen die Bakterien auch zum Menschen, wo sie nach oraler Aufnahme insbesondere bei immungeschwächten Personen Gastroenteritis auslösen können. Die zwei krankheitserregenden Arten, nämlich L. monocytogenes und L. ivanovii, sind fakultativ intrazelluläre Parasiten, die sich sowohl in Makrophagen wie auch in nicht-phagozytierenden Zellen wie Epithelzellen oder Leberzellen vermehren können. Die meisten Virulenzfaktoren, die für wichtige Schritte des listeriellen Infektionszyklus verantwortlich sind, wurden in den vergangenen Jahren identifiziert und charakterisiert. Über die Rolle des Metabolismus von Listerien für deren Virulenz war jedoch lange Zeit wenig bekannt. In Zusammenarbeit mit W. Eisenreich (Garching) wendeten wir zuletzt die Isotopologenanalyse an, um metabolische Flüsse intra- und extrazellulärer Listerien zu messen. Die aus der Verwertung von markierten Kohlenstoff- und Stick-stoffquellen resultierenden Isotopologenprofile erlaubten weitreichende Schlüsse bezüglich des kompartimentspezifischen Metabolismus von L. monocytogenes. In einem aktuellen Projekt beschäftigen wir uns mit der Frage, welche metabolischen Fähigkeiten von Listerien zur Überwindung der Kolonisierungsresistenz im Darm beitragen.




 









Aktuelles

Stellenausschreibung Doktorandenstelle
Doktorand/in in molekularer Mikrobiologie zum Thema Funktion und Evolution überlappender Gene in Bakterien

Preisverleihung
Innovationspreis für Siegfried Scherer

Forschungspreis
Otto-von-Guericke Forschungspreis für Siegfried Scherer

Paper
Denkvoraussetzungen und weltanschauliche Überzeugungen in der Biologie (2017)

Paper
Differentiation of ncRNAs from small mRNAs in Escherichia coli O157:H7 EDL933 (EHEC) by combined RNAseq and RIBOseq-ryhB encodes the regulatory RNA Ryhb and a Peptide, RyhP. (2017)

Paper
Complete circular genome sequence and temperature independent adaptation to Anaerobiosis of Listeria weihenstephanensis DSM 24698 (2017)

Paper
Discovery of numerous novel small genes in the intergenic regions of the Escherichia coli O157:H7 Sakai Genome (2017)

Paper
High binding affinity of repressor IolR avoids costs of untimely induction of myo-inositol utilization by Salmonella Typhimurium (2017)

Paper
Genetic characterization of the Galactitol utilization pathway of Salmonella enterica serovar Typhimurium. (2017)

Paper
Heat stability of indigenous milk plasmin and peptidases from Pseudomonas: a challenge in the production of ultra-high temperature milk products (2016)

Paper
Spoilage of Microfiltered and Pasteurized Extended Shelf Life Milk Is Mainly Induced by Psychrotolerant Spore-Forming Bacteria that often Originate from Recontamination (2017)

Paper
Bakterieller Stoffwechsel als Pathogenitätsfaktor (2016)

Paper
Transcriptional and translational regulation by RNA thermometers, riboswitches and the sRNA DsrA in Escherichia coli O157:H7 Sakai under combined cold and osmotic stress adaptation. (2016)

Paper
Hysteresis in myo-inositol utilization by Salmonella Typhimurium (2016)

Paper
Probiotic Enterococcus faecalis Symbioflor® down regulates virulence genes of EHEC in vitro and decrease pathogenicity in a Caenorhabditis elegans model (2017)

Paper
Draft Genome Sequence of Lysinibacillus xylanilyticus SR-86 (Nov. 2016)

Paper
Permanent colonization of creek sediments, creek water and limnic water plants by four Listeria species in low population densities (November 2016)

Paper
Draft Genome Sequence of the Xanthan Producer Xanthomonas campestris LMG 8031 (Oktober 2016)

Paper
Comparative Bioinformatics and Experimental Analysis of the Intergenic Regulatory Regions of Bacillus cereus hbl and nhe Enterotoxin Operons and the Impact of CodY on Virulence Heterogeneity (Mai 2016)

Paper
Regulation of fucose and 1,2-propanediol utilization by Salmonella enterica serovar Typhimurium (März 2016)

Paper
Acidified nitrite inhibits proliferation of Listeria monocytogenes - Transcriptional analysis of a preservation method (März 2016)

Berufung Expertenrat
Prof. Dr. Siegfried Scherer wurde in den Expertenrat für Lebensmittelsicherheit des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz berufen.

Paper
Translatomics combined with transcriptomics and proteomics reveals novel functional, recently evolved orphan genes in Escherichia coli O157:H7 (EHEC)

Paper
A sensitive and robust method for direct determination of lipolytic activity in natural milk environment (März 2016, online first)

Paper
Evidence for the recent origin of a bacterial protein-coding, overlapping orphan gene by evolutionary overprinting (Dez. 2015).

Paper
Massive horizontal gene transfer, strictly vertical inheritance and ancient duplications differentially shape the evolution of Bacillus cereus enterotoxin operons hbl, cytK and nhe (Nov. 2015)

Paper
Chemodiversity of cereulide, the emetic Toxin of Bacillus cereus (2015)