Synthetische Ökologie

Durch die Anwendung von Technologien im Genom-Maßstab in der industriellen Biotechnologie, sowohl experimentell als auch in silico, war es möglich, die Umwandlung von Ausgangsmaterial aus Biomasse zu Chemikalien, Materialien und Brennstoffen durch mikrobielle Fermentation zu verbessern. Unsere Gruppe wendet Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien an, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen für eine verbesserte Nutzung der Kohlenstoffquelle, eine erhöhte Produktbildung und Stresstoleranz zu finden. Wir verwenden hauptsächlich Saccharomyces cerevisiae und Aspergilli als Zellfabriken für Moleküle mit hoher Wertschöpfung und integrieren OMICS Daten mit Flussbilanzanalyse zur Kartierung industriell relevanter Genotyp-Phänotyp-Verbindungen, einschließlich der Nutzung der natürlichen Vielfalt bei natürlichen Isolaten oder Kreuzungen zwischen Isolaten, klassischer Mutagenese und evolutionärer Technik. Derzeit arbeitet unsere Gruppe an der effizienten Nutzung der funktionellen Optimierung von Bakterien und Pilzen, die es ermöglichen würde, komplexe, sichere und erfolgreiche klinische Anwendungen von Mikroorganismen zu entwickeln, insbesondere für die Herstellung von in-situ Verbindungen im menschlichen Darm. Die Wirksamkeit lebender Mikroorganismen bei der Prävention und Behandlung von Krankheiten wurde von Wissenschaft und Industrie umfassend untersucht. Trotz der oft widersprüchlichen Schlussfolgerungen für ihre prophylaktischen und therapeutischen Gesundheitsindikationen bei der Anwendung von Mikroorganismen, die bestimmte Metaboliten überproduzieren, die die Immunhomöostase wiederherstellen oder die effizientesten synthetischen Gemeinschaften zur Bekämpfung von Bauchinfektionen bilden,  liegt  ein großes Potenzial vor, solange wir die Qualität der Evidenz und die Regularien ihrer Anwendung verbessern. Wir konzentrieren uns auf das Verständnis der mikrobiellen Stoffwechselzusammenhänge für die Entwicklung eines computergestützten Frameworks, dass die Gestaltung von mikrobiomtechnischen, prophylaktischen und therapeutischen Maßnahmen ermöglicht.  

Mitarbeiter*innen

Xiuqiang (Stephen) Chen
Mohammadhassan Mirhakkak Esfahani
Sascha Schäuble

Publikationen

Marfil-Sánchez A*, Zhang L*, Alonso-Pernas P, Mirhakkak M, Mueller M, Seelbinder B, Ni Y, Santhanam R, Busch A, Beemelmanns C, Ermolaeva M, Bauer M#, Panagiotou G# (2021) An integrative understanding of the large metabolic shifts induced by antibiotics in critical illness. Gut Microbes [Accepted]
Mirhakkak M, Schäuble S, Klassert T, Brunke S, Brandt P, Loos D, Uribe R, de Oliveira Lino FS, Ni Y, Vylkova S, Slevogt H, Hube B, Weiss G, Sommer M, Panagiotou G# (2021) Metabolic modeling predicts specific gut bacteria as key determinants for Candida albicans colonization levels. ISME J 15(5), 1257-1270.
Kang K, Bergdahl B, Machado D, Dato L, Han TL, Li J, Villas-Boas S, Herrgård MJ, Förster J, Panagiotou G (2019) Linking genetic, metabolic and phenotypic diversity among S. cerevisiae strains using multi-omics associations Gigascience 8(4), giz015.
Heshiki Y, Dissanayake T, Zheng T, Kang K, Yueqiong N, Xu Z, Sarkar C, Woo PCY, Chow BKC, Baker D, Yan A, Webster CJ, Panagiotou G**, Li J** (2017) Toward a Metagenomic Understanding on the Bacterial Composition and Resistome in Hong Kong Banknotes. Front Microbiol 8, 632.