Chemische Biologie der Mikroben-Wirt Interaktionen (Nachwuchsgruppe) Dr. Christine Beemelmanns Die Gruppe ist am Leibniz-HKI angesiedelt. Seit 1. Januar 2022 ist Christine Beemelmanns Professorin für Mikrobielle Stoffwechselbiochemie an der Universität Leipzig. Forschungsschwerpunkte Isolierung und Strukturaufklärung von Signalmolekülen und antimikrobiellen Naturstoffen Totalsynthese von Naturstoffen und Derivaten zur Strukturaufklärung und Aktivitätsstudien Funktionelle Analyse von Bakterien-Eukaryoten Interaktionen Die Nachwuchsgruppe untersucht mit Hilfe von modernen chemischen sowie molekularbiologischen Methoden mikrobielle Interaktionsmechanismen, welche in zwei einzigartigen Modellsystemen eine entscheidende Rolle spielen. Der Forschungsschwerpunkt liegt dabei auf der strukturellen und funktionalen Analyse von defensiven und morphogenen Naturstoffen. Im Pilz-züchtende Termitensystem, welches sich vor ca. 30 MYA entwickelt hat, werden insbesondere protektive Naturstoffe ebenso wie terpenoide Signalmoleküle aus vergesellschafteten Bakterien und Pilzen untersucht. Im System des Pagurus-assoziierten Nesseltiers Hydractinia, werden morphogene Naturstoffe der vergesellschafteten Bakterien analysiert, welche Zelldifferenzierungsprozesse in Larven der Nesseltiere auslösen. Für diese Studien werden die Naturstoffe aus den mikrobiellen Produzenten isoliert und mittels moderner chemisch-analytischer und organisch-synthetischer Methoden strukturell charakterisiert. Die durchgeführten Synthesen von verschiedenen Naturstoffen als auch deren Derivate ermöglichen zudem die Untersuchungen von Struktur-Aktivitätsbeziehungen als auch die Identifizierung potentieller Bindungspartner. Zudem werden Naturstoffe hinsichtlich ihrer biosynthetischen Grundlage analysiert, um potentiell neue Biokatalysatoren aufzudecken. Die Ergebnisse der laufenden Forschungsarbeiten erlaubten bereits tiefergreifende Erkenntnisse über die zu Grunde liegenden biochemischen und molekularbiologischen Prozesse, die auch zur Stabilität Forschungsprofil mikrobieller Gemeinschaften beitragen. Die Analyse ihrer Wirkungsweisen eröffnet ebenfalls potentielle weitere Anwendungsgebiete. Die Forschungsprojekte spiegeln zentrale Themen des Instituts also auch des Sonderforschungsbereichs SFB 1127 „ChemBioSys“ und des Exzellenzclusters „Blance of the Microverse“ wider. Zusätzlich konnten zwei DFG Einzelanträge, ein DFG-Projekt innerhalb einer Forschungsgruppe und auf europäischer Ebene ein ERC Starting Grant (MORPHEUS) eingeworben werden. [1] Kreuzenbeck, N. B., Seibel, E., Schwitalla, J.W., Fricke, J., Conlon, B.H., Schmidt, S., Hammerbacher, A., Köllner, T.G., Poulsen, M., Hoffmeister, D., Beemelmanns, C. (2022): Comparative Genomic and Metabolomic Analysis of Termitomyces Species Provides Insights into the Terpenome of the Fungal Cultivar and the Characteristic Odor of the Fungus Garden of Macrotermes natalensis Termites. mSystems , e0121421. DOI: 10.1128/msystems.01214-21. [2] Guo, H., Rischer, M., Westermann, M., Beemelmanns, C. (2021): Two distinct bacterial biofilm components trigger metamorphosis in the colonial hydrozoan Hydractinia echinata. mBio, 12(3), e0040121. DOI: 10.1128/mBio.00401-21. [3] Raguž, L., Peng, C.C., Kaiser, M., Görls, H., Beemelmanns, C. (2022) : A modular approach to the antifungal Sphingofungin family: Concise total synthesis of Sphingofungin A and C. Angew Chem Int Ed, 61(5): 202112616, DOI: 10.1002/anie.202112616. Abb. 1. Symbiontische Bakterien produzieren strukturell diverse Naturstoffe mit vielfältigen Bioaktivitäten. Foto: Anna Schroll/Leibniz-HKI FORSCHUNG — 75
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