Termiten und Ihre Symbionten

Pilz-züchtende Termiten kultivieren in speziell gebauten Nestern den hochspezialisierten symbiontischen Pilz Termitomyces, dessen Fruchtkörper wiederum als Nahrungsquelle für die gesamte Termitenkolonie dienen. Erstaunlicherweise sind in den sogenannten Pilzgärten trotz substratreicher und damit idealer Wachstumsbedingungen bisher nur wenige andere Schadpilze und andere Freßfeinde identifiziert worden.

Naturstoffe aus Protektive Symbionten

Wie genau Termiten ihre hochspezialisierte Pilzmonokulturen gesund halten, ist bis heute nicht vollständig verstanden. Neben mechanischen Methoden tragen vermutlich insbesondere defensive Symbionten durch die Aussonderung von selektiven antifungalen und antibakteriellen Stoffen einen Teil zum natürlichen Abwehrsystem bei.

Biosynthese von Naturstoffen

Zudem untersuchen wir das biosynthetische Potential neuer, oder bisher wenig untersuchter Mikroorganismen, um neue Naturstoffe und damit neue Chemotypen mit selektiven pharmakologischen Eigenschaften aufzuspüren. Dazu haben wir die Genome von ausgewählten Mikroorganismen sequenziert und analysieren diese mit Hilfe verschiedener bioinformatischer Methoden. Die genetischen Informationen nutzen wir, um die Biosynthesewege von bekannten oder noch unbekannten Verbindungen enzymatisch genauer zu untersuchen.

 

Dokumentation

Termine Fungiculture – A Hidden Treasure Trove

Wie ein Antibiotikacocktail Insekten schützt

Drittmittel

  • ChemBioSys (DFG) seit 2016
  • BiBiMac (DFG-ANR) ab 2018

Unsere Kooperationen

Zusammen mit der AG Poulsen  untersuchen wir das Mikrobiom der Termiten, um das biochemische und biosynthetische Potenzial der mikrobiellen Gemeinschaften zu erfassen, um deren Interaktionsmechanismen mit dem Insektenwirt besser zu verstehen. Langfristig möchten wir dazu beitragen generellere Aussagen zur Entwicklung von Symbiosen formulieren zu können.

Zu dem arbeiten wir eng mit vielen anderen Arbeitsgruppen zusammen:

Mitarbeiter*innen

Christine Beemelmanns
René Benndorf
Janis Fricke
Louisa Hanske-Braun
Judith Hoffmann
Nina Kreuzenbeck
Felix Schalk
Jan Schwitalla
Elena Seibel

Publikationen

Conlon BH, Gostinčar C, Fricke J, Kreuzenbeck NB, Daniel JM, Schlosser MSL, Peereboom N, Aanen DK, de Beer ZW, Beemelmanns C, Gunde-Cimerman N, Poulsen M (2021) Genome reduction and relaxed selection is associated with the transition to symbiosis in the basidiomycete genus Podaxis. iScience 24(6), 102680.
Lee SR, Guo H, Yu JS, Park M, Dahse HM, Jung WH, Beemelmanns C, Kim KH (2021) Revised structural assignment of azalomycins based on genomic and chemical analysis. Org Chem Front 8, 4791-4798.
Murphy R, Benndorf R, De Beer ZW, Vollmers J, Kaster AK, Beemelmanns C, Poulsen M (2021) Comparative genomics reveals sanitary and catabolic capabilities of Actinobacteria within the fungus-farming termite symbiosis. mSphere 6(2), e01233-20.
Schalk F, Gostinčar C, Kreuzenbeck NB, Conlon BH, Sommerwerk E, Rabe P, Burkhardt I, Krüger T, Kniemeyer O, Brakhage AA, Gunde-Cimerman N, de Beer ZW, Dickschat JS, Poulsen M, Beemelmanns C (2021) The termite fungal cultivar Termitomyces combines diverse enzymes and oxidative reactions for plant biomass conversion. mBio 12(3), e0355120.
Schorn MA, Verhoeven S, Ridder L, Huber F, Acharya DD, Aksenov AA, Aleti G, Moghaddam JA, Aron AT, Aziz S, Bauermeister A, Bauman KD, Baunach M, Beemelmanns C, Beman JM, Berlanga-Clavero MV, Blacutt AA, Bode HB, Boullie A, Brejnrod A, Bugni TS, Calteau A, Cao L, Carrión VJ, Castelo-Branco R, Chanana S, Chase AB, Chevrette MG, Costa-Lotufo LV, Crawford JM, Currie CR, Cuypers B, Dang T, de Rond T, Demko AM, Dittmann E, Du C, Drozd C, Dujardin JC, Dutton RJ, Edlund A, Fewer DP, Garg N, Gauglitz JM, Gentry EC, Gerwick L, Glukhov E, Gross H, Gugger M, Guillén Matus DG, Helfrich EJN, Hempel BF, Hur JS, Iorio M, Jensen PR, Kang KB, Kaysser L, Kelleher NL, Kim CS, Kim KH, Koester I, König GM, Leao T, Lee SR, Lee YY, Li X, Little JC, Maloney KN, Männle D, Martin H C, McAvoy AC, Metcalf WW, Mohimani H, Molina-Santiago C, Moore BS, Mullowney MW, Muskat M, Nothias LF, O'Neill EC, Parkinson EI, Petras D, Piel J, Pierce EC, Pires K, Reher R, Romero D, Roper MC, Rust M, Saad H, Saenz C, Sanchez LM, Sørensen SJ, Sosio M, Süssmuth RD, Sweeney D, Tahlan K, Thomson RJ, Tobias NJ, Trindade-Silva AE, van Wezel GP, Wang M, Weldon KC, Zhang F, Ziemert N, Duncan KR, Crüsemann M, Rogers S, Dorrestein PC, Medema MH, van der Hooft JJJ (2021) A community resource for paired genomic and metabolomic data mining. Nat Chem Biol 17(4), 363-368.
Um S, Guo H, Thiengmag S, Benndorf R, Murphy R, Rischer M, Braga D, Poulsen M, de Beer ZW, Lackner G, Beemelmanns C (2021) Comparative genomic and metabolic analysis of Streptomyces sp. RB110 morphotypes illuminates genomic rearrangements and formation of a new 46-membered antimicrobial macrolide. ACS Chem Biol 16(9), 1482-1492.
Um S, Seibel E, Schalk F, Balluf S, Beemelmanns C (2021) Targeted isolation of saalfelduracin B-D from Amycolatopsis saalfeldensis using LC-MS/MS-based molecular networking. J Nat Prod 84(4), 1002-1011.
Benndorf R, Martin K, Küfner M, de Beer ZW, Vollmers J, Kaster AK, Beemelmanns C (2020) Actinomadura rubteroloni sp. nov. and Actinomadura macrotermitis sp. nov., isolated from the gut of the fungus growing-termite Macrotermes natalensis. Int J Syst Evol Microbiol 70(10), 5255-5262.
Benndorf R, Schwitalla JW, Martin K, de Beer ZW, Vollmers J, Kaster AK, Poulsen M, Beemelmanns C (2020) Nocardia macrotermitis sp. nov. and Nocardia aurantia sp. nov., isolated from the gut of the fungus-growing termite Macrotermes natalensis. Int J Syst Evol Microbiol 70(10), 5226-5234.
Guo H, Schwitalla JW, Benndorf R, Baunach M, Steinbeck C, Görls H, de Beer ZW, Regestein L, Beemelmanns C (2020) Gene cluster activation in a bacterial symbiont leads to halogenated angucyclic maduralactomycins and spirocyclic actinospirols. Org Lett 22(7), 2634-2638.