Dokument: Establishment of novel model systems for synthetic microbial communities

Titel:Establishment of novel model systems for synthetic microbial communities
Weiterer Titel:Etablierung neuer Modellsysteme für synthetische Konsortien
URL für Lesezeichen:https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=66889
URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20241007-105125-4
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Englisch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor: Mager, Maurice [Autor]
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Dateien vom 30.09.2024 / geändert 30.09.2024
Beitragende:Jun.-Prof. Dr. Axmann, Ilka M. [Gutachter]
Prof. Dr. Fraune, Sebastian [Gutachter]
Stichwörter:Microbiome, Vibrio natriegens, Curvibacter, Cyanobacteria
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:Während der Großteil mikrobieller Forschung auf der Untersuchung einzelner, isolierter
Spezies beruht, ist die Erforschung von mikrobiellen Konsortien erst seit kurzem im
Fokus. Bakterien koexistieren jedoch in ihrer natürlichen Umgebung hauptsächlich als
Teil von solchen Konsortien, die von der Tiefsee bis zu heißen Quellen, von der Haut bis
zum menschlichen Darm überall gefunden werden können. Diese Gemeinschaven sind
an essentiellen geo- und biochemischen Transformationsprozessen beteiligt.
Änderungen in ihren Zusammensetzungen konnten bei Menschen schon mit
Krankheiten wie Alzheimer in Verbindung gebracht werden. Jedoch sind die
fundamentalen Prinzipien und Dynamiken solcher mikrobiellen Konsortien kaum
verstanden. Um eine einzelne Spezies tiefgehend zu verstehen, muss diese im Kontext
ihrer Interaktionen mit ihrer Umgebung inklusive anderer Bakterien untersucht
werden. Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung bestehender und die Entwicklung
neuer Modellsysteme zur Erforschung mikrobieller Konsortien. Im ersten Projekt wurde
die Domestizierung von Curvibacter AEP1-3, einem natürlichen Bewohner von Hydra
vulgaris, durch die Entwicklung neuer Genexpressionsysteme vorangetrieben. Mehrere
neue Systeme wurden entdeckt und deren Genaktivität während verschiedener
Wachstumsphasen gemessen. In einem weiteren Projekt wurde die Reproduzierbarkeit
von Forschung mit Cyanobakterien anhand einer Genexpressionsstudie ermitelt, die
in mehreren teilnehmenden Laboren in Europa durchgeführt wurde. Ziel war es, auf
die mangelnde Reproduzierbarkeit von Ergebnissen in diesem Bereich aufmerksam zu
machen, Gründe dafür ofenzulegen und das Arbeiten mit Cyanobakterien zugänglicher
für Forschende außerhalb des eigenen Felds zu machen, um zur Entwicklung neuer
cyanobakterieller Symbiosen mit neuen Spezies anzuregen. In einem weiteren Projekt
wurden synthetische Konsortien zwischen Escherichia coli und Vibrio natriegens
basierend auf Dependenz durch Aminosäure-Auxotrophien entwickelt. Es wurde eine
starke Regulation der relativen Zelldichte beider Partner beobachtet, die resistent
gegen externe und interne Störungen ist.

While most of microbiological research focuses on the study of individual species,
research on microbial consortia is still in its infancy. However, microbes in nature exist
almost exclusively as part of such communities which can be found anywhere from the
deep sea to hot springs, from the skin to the gut of humans. They are responsible for
vital geo- and biochemical transformations and have been linked to Alzheimer9s and
other diseases. Yet, very litle is known about the fundamental principles and dynamics
of a microbial consortium. In order to truly understand individual species and their
ecosystem it is essential to study them in the context of their interactions with their
partners. This thesis aims to advance the oeld of microbial community research by
advancing existing and creating novel model systems to investigate. In the first project
we continued domestication of the natural colonizer of Hydra vulgaris, the bacterium
Curvibacter sp. AEP1-3. Curvibacter is in an intimate cross talk with its host but also
other members of the Hydra vulgaris microbiome. We established several new in trans
expression systems and assessed their activity levels across diferent growth phases. In
the second project we assessed the reproducibility of cyanobacterial experiments in an
interlaboratory study across Europe. The aim was to raise awareness for reproducibility
issues in cyanobacterial research, to make cyanobacteria more reproducible and to
allow researchers outside of the phototroph oeld beter access to cyanobacteria as
potential partners for symbiosis. In the third project we created synthetic inter- and
intraspecies mutualistic relationships based on amino acid auxotrophy dependencies
between Escherichia coli and Vibrio natriegens. We observe a strict maintenance of a
cell-to-cell abundance ratio in these communities that is resistant to external and
internal perturbations.
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Lizenz:Creative Commons Lizenzvertrag
Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Bezug:Okt 2020 - Sep 2024
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:07.10.2024
Dateien geändert am:07.10.2024
Promotionsantrag am:28.05.0024
Datum der Promotion:02.09.2024
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