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

Martin T. Jahn

Doktoranden
GEOMAR - Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Hanna Domin

Assoziierte Wissenschaftler
Heinrich-Heine Universität Düsseldorf

Dr. Anna Roik

Assoziierte Wissenschaftler
Universität Kiel Institut für Allgemeine Mikrobiologie

Publikationen

2019

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