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Wirt-Mikrobiota-Koevolution im Säugetierdarm

Das Verständnis der Kräfte, die die Veränderung in wirtassoziierten Bakteriengemeinschaften innerhalb und zwischen Wirtsarten prägen, ist der Schlüssel zum Verständnis der Evolution und der Erhaltung von Metaorganismen.

Während eine Vielzahl von Studien den Einfluss von genetischen und umweltbedingten Faktoren auf der Ebene der Gemeinschaftsprofilierung untersucht haben, gibt es nur wenige Informationen über die zugrunde liegende funktionale genomische Basis. In diesem Projekt werden wir die Anzeichen der Koevolution zwischen den Wirten und ihren Mikroben identifizieren, wobei ein mehrstufiger Ansatz für die West-Ost-Hausmaus und Mensch-Schimpansen Wirtartenpaare verwendet wird. Zuerst werden wir genetische Kartierung einsetzen, um Wirtsgene zu identifizieren, die innerhalb und/oder zwischen Arten variieren und mikrobielle Merkmale beeinflussen. Diese Anstrengungen werden durch einen „systems genetics“-Ansatzes unterstützt, wobei genomweite Expressionsdaten in das Maussystem aufgenommen werden, und die molekulare populationsgenetische Analyse von Genomregionen des Wirts. Zweitens werden Kandidaten-Bakteriengruppen-(Merkmal)-Signale weiter untersucht, wobei eine Kombination von Shotgun-Metagenom-Sequenzierung und Einzelzell-/Isolat-Analyse verwendet wird, um sie auf der funktionalen Ebene zu charakterisieren und potenzielle Anzeichen der Anpassung an ihre Wirte zu identifizieren.

Wissenschaftler

Prof. Dr. John Baines

Projektleiter
Universität Kiel Institut für Experimentelle Medizin Max-Planck-Institut für Evolutions Biologie

Shauni Doms

Doktoranden
Max-Planck-Institut für Evolutions Biologie Institut für Experimentelle Medizin

Hanna Fokt

Doktoranden
Max-Planck-Institut für Evolutions Biologie

Malte Rühlemann

Doktoranden
Universität Kiel Institut für Klinische Molekular Biologie

Dr. Corinna Bang

Assoziierte Wissenschaftler
Universität Kiel Institut für Klinische Molekular Biologie

Alumni

Publikationen

2019

Consistent alterations in faecal microbiomes of patients with primary sclerosing cholangitis independent of associated colitis

Rühlemann M, Liwinski T, Heinsen F-A, Bang C, Zenouzi R, Kummen M, Thingholm L, Tempel M, Lieb W, Karlsen T, Lohse A, Hov J, Denk G, Lammert F, Krawczyk M, Schramm C, Franke A (2019) Aliment Pharmacol Ther. 1-10. doi: 10.1111/apt.15375

FeaturedAlterations of the bile microbiome in primary sclerosing cholangitis

Liwinski T, Zenouzi R, John C, Ehlken H, Rühlemann MC, Bang C, Groth S, Lieb W, Kantowski M, Andersen N, Schachschal G, Karlsen TH, Hov JR, Rösch T, Lohse AW, Heeren J, Franke A, Schramm C (2019) Gut 0:1–8. doi:10.1136/gutjnl-2019-318416

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

FeaturedSequence and cultivation study of Muribaculaceae reveals novel species, host preference, and functional potential of this yet undescribed family

Lagkouvardos I, Lesker TR, Hitch TCA, Gálvez EJC, Smit N, Neuhaus K, Wang J, Baines JF, Abt B, Stecher B, Overmann J, Strowig T, Clavel T. (2019) Microbiome 7(1):28. doi: 10.1186/s40168-019-0637-2

2018

Functions of the Microbiota for the Physiology of Animal Metaorganisms

Esser D, · Lange J, · Marinos G, · Sieber M, Best L, Prasse D, Bathia J, Rühlemann MC, Boersch K, Jaspers C, Sommer F (2018) J Innate Immun DOI: 10.1159/000495115

Exposure to the gut microbiota drives distinct methylome and transcriptome changes in intestinal epithelial cells during postnatal development

Pan WH, Sommer F, Falk-Paulsen M, Ulas T, Best P, Fazio A, Kachroo P, Luzius A, Jentzsch M, Rehman A, Müller F, Lengauer T, Walter J, Künzel S, Baines JF, Schreiber S, Franke A, Schultze JL, Bäckhed F, Rosenstiel P (2018) Genome Med. 10(1):27. doi: 10.1186/s13073-018-0534-5.

Low-level mitochondrial heteroplasmy modulates DNA replication, glucose metabolism and lifespan in mice.

Hirose M, Schilf P, Gupta Y, Zarse K, Künstner A, Fähnrich A, Busch H, Yin J, Wright MN, Ziegler A, Vallier M, Belheouane M, Baines JF, Tautz D, Johann K, Oelkrug R, Mittag J, Lehnert H, Othman A, Jöhren O, Schwaninger M, Prehn C, Adamski J, Shima K, Rupp J, Häsler R, Fuellen G, Köhling R, Ristow M, Ibrahim SM (2018); Sci Rep. 8(1):5872. doi: 10.1038/s41598-018-24290-6

Exposure to the gut microbiota drives distinct methylome and transcriptome changes in intestinal epithelial cells during postnatal development.

Pan WH, Sommer F, Falk-Paulsen M, Ulas T, Best P, Fazio A, Kachroo P, Luzius A, Jentzsch M, Rehman A, Müller F, Lengauer T, Walter J, Künzel S, Baines JF, Schreiber S, Franke A, Schultze JL, Bäckhed F, Rosenstiel P (2018); Genome Med. 10(1):27. doi: 10.1186/s13073-018-0534-5

The evolution of ecological facilitation within mixed-species biofilms in the mouse gastrointestinal tract.

Lin XB, Wang T, Stothard P, Corander J, Wang J, Baines JF, Knowles SCL, Baltrūnaitė L, Tasseva G, Schmaltz R, Tollenaar S, Cody LA, Grenier T, Wu W, Ramer-Tait AE, Walter J (2018); ISME J. doi: 10.1038/s41396-018-0211-0

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

Epidermal lipid composition, barrier integrity, and eczematous inflammation are associated with skin microbiome configuration

Baurecht H, Rühlemann M, Rodríguez E, Thielking F, Harder I, Erkens AS, Stölzl D, Ellinghaus E, Hotze M, Lieb W, Wang S, Heinsen FA, Franke A, Weidinger S (2018) J ALLERGY CLIN IMMUN . doi: 10.1016/j.jaci.2018.01.019

The antibiotic resistome and microbiota landscape of refugees from Syria, Iraq and Afghanistan in Germany.

Häsler R, Kautz C, Rehman A, Podschun R, Gassling V, Brzoska P, Sherlock J, Gräsner J T, Hoppenstedt G, Schubert S, Ferlinz A, Lieb W, Laudes M, Heinsen F A, Scholz J, Harmsen D, Franke A, Eisend S, Kunze T, Fickenscher H, Ott S, Rosenstiel P, Schreiber S (2018); Microbiome., 6(1):37. doi: 10.1186/s40168-018-0414-7

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

Application of the distance-based F test in an mGWAS investigating β diversity of intestinal microbiota identifies variants in SLC9A8 (NHE8) and 3 other loci.

Rühlemann M C, Degenhardt F, Thingholm L B, Wang J, Skiecevičienė J, Rausch P, Hov J R, Lieb W, Karlsen T H, Laudes M, Baines J F, Heinsen F A, Franke A (2017); Gut Microbes., 8:55. doi: 10.1080/19490976.2017.1356979

2016

FeaturedGenome-wide association analysis identifies variation in vitamin D receptor and other host factors influencing the gut microbiota.

Wang J, Thingholm L B, Skiecevičienė J, Rausch P, Kummen M, Hov J R, Degenhardt F, Heinsen F A, Rühlemann M C, Szymczak S, Holm K, Esko T, Sun J, Pricop-Jeckstadt M, Al-Dury S, Bohov P, Bethune J, Sommer F, Ellinghaus D, Berge R K, Hübenthal M, Koch M, Schwarz K, Rimbach G, Hübbe P, Pan W H, Sheibani-Tezerji R, Häsler R, Rosenstiel P, D’Amato M, Cloppenborg-Schmidt K, Künzel S, Laudes M, Marschall H U, Lieb W, Nöthlings U, Karlsen T H, Baines J F, Franke A (2016); Nat Genet., 48(11):1396-1406. doi: 10.1038/ng.3695