Themengebiet Wirt-Pathogen Interaktionen - Fakultät

Die Mitarbeiter des Themengebietes Wirt-Pathogen Interaktionen charakterisieren auf Transkriptome- und Proteomeebene umfassend die Wechselwirkung von pathogenen Gram-positiven Bakterien wie z.B. S. aureus mit dem Menschen bzw. der Maus unter physiologisch relevanten Bedingungen, um die Pathophysiologie zu charakterisieren und neue Biomarkerkandidaten mit potentiellen diagnostischem und prognostischem Wert zu identifizieren. Zu diesem Zweck entwickeln und verbessern wir neue Methoden und Auswerteverfahren, um somit die Sensitivität und Spezifität von hochkomplexen Wirt-Pathogen Interaktionsdaten zu verbessern.

Verantwortliche Mitarbeiter

Prof. Dr. Uwe Völker

Dr. Ulrike Mäder

Wissenschaftliche Mitarbeiter

Dr. Kristin Surmann

Dr. Christian Hentschker

Dr. Petra Hildebrandt

Dr. Stephan Michalik

Doktoranden

Larissa Milena Busch

Denise Dittmar

Hannes Wolfgramm

Alexander Ganske

Technische Assistenz

Katrin Schoknecht

Spezifische Forschungsprojekte

Bioinformatische Charakterisierung von S. aureus spezifischen Proteomicsdaten

Die Isolierung von Bakterien aus Wirtsmaterial ist sehr komplex und führt in der Regel zu kleinen Mengen an Bakterien. Die geringe Anzahl an pathogenen Mikroorganismen erschweren jedoch die Identifizierung und Quantifizierung der bakterienspezifischen Proteine und erfordern hochspezialisierte Auswertemodule. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern haben wir eine Vielzahl von solchen Massenspektrometrie-spezifischen Analyse- und Visualisierungswerkzeugen entwickelt bzw. bestehende Tools an die speziellen Gegebenheiten von Wirt-Pathogen Interaktionsassays angepasst, die nun eine umfassende Identifizierung und präzise Quantifizierung von Proteinen aus nur 10⁵ Bakterienzellen ermöglichen. Einige dieser Werkzeuge sind rechts im Fenster abgebildet.

In-vitro Kultivierungen und Proteomics von S. aureus

Gegenwärtig können 80 bis 90 Prozent der in einer Bakterienzelle exprimierten Proteine identifiziert und quantifiziert werden, wobei dafür gelfreie Massenspektrometrieverfahren erforderlich sind. Eine der wichtigsten Techniken der Abteilung ist die ESI-Massenspektrometrie, die mit Hilfe des BMBFs, der DFG, des Landes Mecklenburg-Vorpommerns und der EU gut in Greifswald etabliert werden konnte. Besonders Membranproteine, oberflächenassoziierte oder sezernierte Proteine sind von besonderer Bedeutung, da sie den ersten Kontakt mit dem Wirt darstellen. Eine Kombination verschiedener Quantifizierungsverfahren wie SILAC, metabolische Markierung oder labelfreie Techniken werden verwendet, um hochpräzise Proteine zu quantifizieren.

Entwicklung von Separations- und Proteometechiken für Wirt-Pathogen Interaktionsstudien

Bei klassischen Wirt-Pathogen Interaktionen sind die Bakterien meist in der Minderheit. So ist es immer eine Herausforderung, Proteine des Erregers auf Grund von Interferenz klar zu identifizieren und zu quantifizieren. In diesen Themengebiet wurde eine Vielzahl von Methoden entwickelt, um kleinste Mengen an Bakterien zu isolieren bzw. sortieren. Einige dieser Werkzeuge sind in den folgenden Abbildungen dargestellt.