Molekulare Mikrobiologie

Forschung

Wir untersuchen, wie Bakterien molekulare Maschinen aus tausenden Proteinuntereinheiten aufbauen, regulieren und mit Energie versorgen. Unser wichtigstes Modell ist die Flagelle von Salmonella enterica: ein Rotationsmotor in der Zellhülle, dessen Filament mehrfach länger ist als die Zelle. Die meisten Bausteine werden durch ein Typ-III-Sekretionssystem exportiert und außerhalb des Zytoplasmas zusammengesetzt.

Weitere Themen sind das Injektisom, mit dem Salmonella Effektorproteine in Wirtszellen injiziert, der Nutzen und die Kosten der Beweglichkeit während der Infektion, der DNA-Transfer durch Konjugation und das Zorya-System, mit dem sich Bakterien gegen Bakteriophagen verteidigen. ZorAB, der Membrankomplex von Zorya, hat dieselbe 5:2-Architektur wie die Statoreinheit des Flagellenmotors.

Methoden: Bakteriengenetik und Genom-Engineering, Biochemie und Sekretionsassays, Fluoreszenz- und Hochauflösungsmikroskopie (TIRF, SIM, STED), Mikrofluidik mit der Mother Machine, Infektionsexperimente mit Zellkulturen, RNA-Sequenzierung, Bildanalyse und biophysikalische Modellierung; Kryo-Elektronenmikroskopie und Kryo-Elektronentomographie mit Kooperationspartnern.

Forschungsthemen (englisch)

• Flagella
• Phage defence
• Injectisome
• Host and pathogen
• Conjugation
• Image analysis

Labor, Software und Ausstattung

Das Labor befindet sich im Rhoda-Erdmann-Haus auf dem Campus Nord. Zur Ausstattung gehören ein TIRF-Mikroskop von Nikon für Einzelmolekül- und Zweifarbenaufnahmen in Mikrofluidik-Chips, ein Zeiss Axio 7 für Zeitrafferaufnahmen wachsender Zellen und ein STED-Mikroskop für die Hochauflösungsmikroskopie.

Für die Bildanalyse entwickeln wir Software, zum Beispiel BactoMate und MMAP (Image analysis). Den Code zu unseren Publikationen veröffentlichen wir auf GitHub. BactoBase ist die interne Datenbank, das Wiki und das elektronische Laborbuch der Arbeitsgruppe (Anmeldung nur für Mitglieder). Mehr dazu auf der Seite Lab, software and equipment (englisch).

Lehre und Abschlussarbeiten

Marc Erhardt lehrt allgemeine Mikrobiologie, Bakteriengenetik und Infektionsbiologie im Bachelor- und Masterstudium des Instituts für Biologie (Lehrveranstaltungen). Wir betreuen Bachelor- und Masterarbeiten, Studienprojekte und Projektmodule in allen Forschungsthemen. Interessierte senden Marc Erhardt eine kurze Interessensbekundung und einen Lebenslauf (Offene Stellen und Abschlussarbeiten).

Molekulare Filme

Unsere Animationen zeigen den Aufbau der Flagelle, die Statoreinheit, das Injektisom, die Konjugation und das Zorya-System auf Grundlage experimenteller und vorhergesagter Proteinstrukturen. Die Seite Build a flagellum zeigt den Aufbau der Flagelle Schritt für Schritt zum Durchscrollen (auf Englisch). Was ist eine Flagelle? erklärt allgemein verständlich, wie Bakterien schwimmen.