SPM Studien von zellulären Wechselwirkungen mit Biofilm

Viele Infektionskrankheiten beim Menschen werden durch virulente Biofilme verursacht, die von komplexen Wechselwirkungen zwischen spezifischen Mikroorganismen und deren extrazellulärer Umgebung resultieren. Beteiligt an der Biofilmbildung sind verschiedene Arten von filamenten Strukturen, die auch immunogene Komplexe mit der DNA bilden. Es ist bekannt, dass bakterielle Infektionen zur Pathogenese beitragen, indem sie Zelltod und Entzündungen induzieren. Die genauen Mechanismen und die daran beteiligten Moleküle, die zur Pathogenese der Zellen führen, sind jedoch bis heute weitgehend unklar. Dieses Projekt zielt darauf ab, die einzigartigen physikalischen, biochemischen und elektrostatischen Eigenschaften von lebenden Bakterienzellen und Biofilmen zu erforschen. Mit einem Portfolio von Rastersondenmikroskopie-basierten Methoden mit Nanometer räumlicher Auflösung und Einzelmolekül-Detektionsempfindlichkeit werden wir die Moleküle studieren, welche an der Bindung von Bakterien an Oberflächen und der Entwicklung von Biofilmen beteiligt sind. Chemische, elektrostatische und mechanische Eigenschaften von Biofilmen werden während der Reifung beobachtet werden. Unter den durch pathogene Bakterien verursachten Infektionen ist die breite Palette von Autoimmunerkrankungen, bei denen das Immunsystem eine gestörte Reaktion gegen die eigenen Zellen, Gewebe oder Organe produziert. Wir werden daher die molekularen Wechselwirkungen von Biofilmen mit Zellen des Immunsystems studieren und die Immunantwort, die durch die Bindung der Immunzellen an Biofilme ausgelöst wird, detektieren. Ziel des Projektes ist es, unser Verständnis der Biofilmbildung grundlegend zu erweitern und genau zu verstehen, warum Biofilme Krankheiten, wie die Autoimmunerkrankungen, hervorrufen können. PR_abstract_deu

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts bestand darin, die detaillierten molekularen Mechanismen zu verstehen, die der bakteriellen Biofilmbildung und der Entwicklung der Pathogenität zugrunde liegen. Zu diesem Zweck haben wir das Verständnis der mikrobiellen Struktur auf der Nanoskala erweitert, idealerweise auf der Ebene einzelner Moleküle, und zwar über alle Phasen hinweg, von der anfänglichen Anheftung über die Biofilmbildung bis hin zur Immunstimulation. Außerdem konnten wir unseren Ansatz auf ein breiteres Spektrum von Krankheitserregern ausdehnen, und zwar nicht nur auf bakterielle, sondern auch auf virale Pathogenität, wie es bei der letzten Pandemie der Fall war. Die neu gewonnenen Erkenntnisse sind wichtig für die Entwicklung von antibakteriellen Medikamenten gegen erregerbedingte Krankheiten und für den hochempfindlichen Nachweis der Pathogenität. Viele Fragen zu Krankheitserregern und ihrer molekularen Rolle bei Krankheiten müssen noch beantwortet werden. In diesem Projekt haben wir molekulare Mothoden entwickelt, welche die Einschränkungen anderer Methoden in Bezug auf Empfindlichkeit und Auflösung überwinden. Wir haben wichtige strukturelle Informationen über Krankheitserreger und molekulare Details von Biomolekülen erhalten, die an pathogenbedingten Krankheitsmechanismen beteiligt sind.