Wirkstoffradio (MP3 Feed)   /     Die dunkle Seite des Mikrobioms und Cryo-Elektronenmikroskopie - Interview mit Dr. Daniel Roderer

Description

In dieser Episode besprechen Daniel Roderer und Bernd Rupp die unterschiedlichen Rollen des Mikrobioms. Dabei werden auch potenziell schädliche Mechanismen gezeigt und wie Daniel dieser "dunklen Seite des Mikrobioms" mit Cryo-EM auf der Spur ist.

Subtitle
In dieser Episode besprechen Daniel Roderer und Bernd Rupp die unterschiedlichen Rollen des Mikrobioms. Dabei werden auch potenziell schädliche Mechanismen gezeigt und wie Daniel dieser "dunklen Seite des Mikrobioms" mit Cryo-EM auf der Spur
Duration
01:31:12
Publishing date
2022-09-04 14:00
Link
https://www.wirkstoffradio.de/2022/09/04/wsr058-die-dunkle-seite-des-mikrobioms-und-cryo-elektronenmikroskopie-interview-mit-dr-daniel-roderer/
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Contributors
  Wirkstoffradio
author  
  Bernd Rupp
contributor  
  Dr. Daniel Roderer
contributor  
Enclosures
https://www.wirkstoffradio.de/podlove/file/4530/s/feed/c/mp3/wsr058-die-dunkle-seite-des-mikrobioms-und-cryo-elektronenmikroskopie-interview-mit-dr-daniel-roderer.mp3
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Shownotes

Dr. Daniel Roderer ist Nachwuchsgruppenleiter am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie.  Daniels Gruppe „Structure and mechanism of microbiome-driven diseases“ verwendet unter anderem Kryoelektronenmikroskopie, um molekulare Prozesse zwischen Bakterien des Darmmikrobioms mit Zellen des Dickdarms aufzuklären, die potenziell Teil eines krankhaften Mechanismus sind.

Dr. Daniel Roderer, Nachwuchsgruppenleiter am Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (2022); Quelle: Wirkstoffradio CC-BY 4.0

Im Rahmen einiger schwerer Erkrankungen, wie zum Beispiel Dickdarmkrebs bilden sich Interaktionen von Krebszellen mit Bakterien des Mikrobioms aus, die  die Progression dieser Erkrankungen verschlimmern bzw. beschleunigen können. Die Interaktionen zwischen Bakterien und Zellen werden häufig durch Proteinkomplexe an der Berührungsebene zwischen den beiden Organismen gebildet. Für ein tieferes Verständnis der resultierenden Krankheiten ist ein detailliertes Bild der Komplexe notwendig, um Wirkstoff-basierte Therapien entwickeln zu können.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Was ist das Mikrobiom?

    • Mikrobiom – Wikipedia Artikel
    • Dickdarm – Wikipedia Artikel
    • Haut – Wikipedia Artikel
    • Mund – Wikipedia Artikel
    • Speichel – Wikipedia Artikel
    • Zahnbelag – Wikipedia Artikel
    • Magen – Wikipedia Artikel
    • Dünndarm – Wikipedia Artikel
    • Blut – Wikipedia Artikel
    • Blutvergiftung – Wikipedia Artikel
    • Stoffwechselprodukt – DocCheck Flexikon
    • Butyrate – Wikipedia Artikel
    • Pflanzenfasern – Wikipedia Artikel
    • wissenschaftlicher Artikel (closed access): Gilbert, J., Blaser, M., Caporaso, J. et al. Current understanding of the human microbiome. Nat Med 24, 392–400 (2018). Die Studie befindet sich leider hinter einer Paywall, ist also nur für diejenigen zugänglich, die ein Abo der entsprechenden Fachzeitschrift haben. Daher werden wir nicht direkt auf den Artikel verlinken, sondern stellen euch den „Digital Object Identifier (DOI)“ zur Verfügung: 10.1038/nm.4517
    • wissenschaftlicher Artikel (closed access): Sonnenburg, E.D., Sonnenburg, J.L. The ancestral and industrialized gut microbiota and implications for human health. Nat Rev Microbiol 17, 383–390 (2019). Die Studie befindet sich leider hinter einer Paywall, ist also nur für diejenigen zugänglich, die ein Abo der entsprechenden Fachzeitschrift haben. Daher werden wir nicht direkt auf den Artikel verlinken, sondern stellen euch den „Digital Object Identifier (DOI)“ zur Verfügung: 10.1038/s41579-019-0191-8
Wechselwirkungen zwischen Mensch und Mikrobiom im Dickdarm; Quelle: Daniel Roderer, CC-BY 4.0

Die dunkle Seite des Mikrobioms

Funktion des Adhäsins

Exkurs Biofilm

Die dunkle Seite des Mikrobioms II

Cryo-EM zur molekularen Analyse des Mikrobioms

Schematische Darstellung der Probe auf einem Cryo-EM Probenträger; Quelle: Daniel Roderer, CC-BY 4.0

Vorteile der Cryo-EM

Was wird durch die Cryo-EM detektiert

Beispiel für Cryo-EM Aufnahmen und den weiteren 2D bzw 3D Klassifizierungen: Filament-bildendes Adhäsin eines Darmkrebs-assoziierten Bakteriums im Mikrobiom; Quelle: Daniel Roderer, CC BY 4.0 .

Wie sieht eine Cryo-EM Probe aus?

A: Daniel am Vitrobot beim Vitrifizieren der Probe; B: Probenträger (Grid); C: Lage des Probenträger (roter Kreis) im Vitrobot; Quelle: Wirkstoffradio CC BY 4.0

Einzelpartikel Analyse der Cryo-EM

Wie wird bei der Cryo-EM detektiert?

Speicherbedarf der Cryo-EM

In der Regel werden nicht nur einzelne Bilder aufgenommen, sondern kurze Filme mit 40-60 Einzelaufnahmen registriert. Jeder Film ist zwischen 300-600MB groß. Für eine komplette Messung mit ca. 4000 einzelnen Filmsequenzen resultiert ein Gesamtspeicherbedarf von etwa 2TB nur für diese Rohdaten.

Flexibilitätsproblem

 Von der Einzelpartikel zur Cryotomographie Methode

    • Kryoelektronentomographie – Wikipedia Artikel
    • Electron cryotomography – Wikipedia Artikel (english)
    • Review zur Kryoelektronentomographie und dem „missing-wedge problem“; wissenschaftlicher Artikel (open access): Lučič V, Rigort A, Baumeister W. Cryo-electron tomography: the challenge of doing structural biology in situ. J Cell Biol. 2013 Aug 5;202(3):407-19. doi: 10.1083/jcb.201304193. PMID: 23918936; PMCID: PMC3734081
    • Focused Ion Beam – (FIB) Wikipedia Artikel
      „FIB milling“ bedeutet, dass ein Elektronenstrahl, benutzt wird um sehr dünne Probenscheiben zu erhalten.
    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Hayles MF, DE Winter DAM. An introduction to cryo-FIB-SEM cross-sectioning of frozen, hydrated Life Science samples. J Microsc. 2021 Feb;281(2):138-156. doi: 10.1111/jmi.12951. Epub 2020 Aug 24. PMID: 32737879; PMCID: PMC7891420

Cryo-EM am Campus Buch

Größenvergleich links Titan Krios (G3i ThermoFischer) rechts Wissenschaftler (Daniel); Quelle: Wirkstoffradio CC BY 4.0

Warum Filme und nicht Bilder?

Daniels Forschungsprojekte

Cryo-EM Dichtekarte TC Toxin in unterschiedlichen Ausführungen; Quelle: Daniel Roderer

Werdegang von Daniel

Exkurs Beschleunigungsspannung bei der EM

Daniels Lieblingsmolekül

Valenzstrichformel von Graphen; Quelle: Yikrazuul, Public domain, via Wikimedia Commons

Daniel beschreibt, wie der Probenträger mit Graphen beschichtet wird, um Probenpartikel besser an das Grid binden zu können.


Wir bedanken uns ganz herzlich bei Dr. Daniel Roderer für die Zeit und seine Erläuterungen zu seinem Forschungsgebiet.

Wir freuen uns immer über Feedback: per Mail unter info@wirkstoffradio.de, in den Kommentaren unter den einzelnen Episoden, über Twitter @wirkstoffradio oder auch als Bewertung bei iTunes/Apple-Podcasts oder panoptikum.io.

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Deeplinks to Chapters

00:00:00.000 Begrüßung
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00:01:45.744 Was ist das Mikrobiom?
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00:07:19.406 Die dunkle Seite des Mikrobioms
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00:12:42.391 Funktion des Adhäsins
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00:14:48.463 Exkurs Biofilm
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00:16:59.946 Die dunkle Seite des Mikrobioms II
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00:21:22.954 Cryo-EM zur molekularen Analyse des Mikrobioms
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00:25:08.895 Vorteile der Cryo-EM
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00:27:50.647 Was wird durch die Cryo-EM detektiert?
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00:29:22.947 Wie sieht eine Cryo-EM Probe aus?
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00:33:31.804 Einzelpartikel Analyse der Cryo-EM
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00:43:14.778 Wie wird bei der Cryo-EM detektiert?
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00:44:49.840 Speicherbedarf der Cryo-EM
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00:49:21.722 Flexibilitäts Problem
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00:53:19.053 Von der Einzelpartikel zur Cryotomographie Methode
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00:56:39.205 Cryo-EM am Campus Buch
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00:58:29.368 Warum Filme und nicht Bilder?
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01:03:51.461 Daniels Forschungsprojekte
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01:14:36.266 Daniels Werdegang
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01:22:23.888 Exkurs Beschleunigungsspannung bei der EM
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01:26:34.400 Daniels Lieblingsmolekül
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01:29:14.916 Verabschiedung und Bitte um Feedback
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