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WSR058-Die dunkle Seite des Mikrobioms und Cryo-Elektronenmikroskopie - Interview mit Dr. Daniel Roderer


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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
        • Entzündung – Wikipedia Artikel
        • Tumor – Wikipedia Artikel
        • Escherichia coli (EColi) – Wikipedia Artikel
        • Colibactin – Wikipedia Artikel (englisch)
        • Darmkrebs, Kolorektales Karzinom – Wikipedia Artikel
        • Fusobacterium nucleatum – DocCheck Flexikon
        • Bacteroides fragilis – Wikipedia Artikel
        • Enterococcus faecalis – Wikipedia Artikel
        • Morbus Crohn – Wikipedia Artikel
        • wissenschaftlicher Artikel (open access): Wirbel, J. et al.: Meta-analysis of fecal metagenomes reveals global microbial signatures that are specific for colorectal cancer. Nat Med. 2019 Apr;25(4):679-689.  DOI: 10.1038/s41591-019-0406-6
        • Funktion des Adhäsins
            • Adhäsine – Wikipedia Artikel
            • Adhäsion – Wikipedia Artikel
            • Natural killer cell (NK-Zelle) – Wikipedia Artikel
            • Exkurs Biofilm
                • Biofilm – Wikipedia Artikel
                • Extrazelluläre Matrix – Wikipedia Artikel
                • Schleimhaut oder Mukosa – Wikipedia Artikel
                • Toxin – Wikipedia Artikel
                • Die dunkle Seite des Mikrobioms II
                    • Bakterielle Proteinsekretion – Wikipedia Artikel
                    • Translokation (Genetik) – Wikipedia Artikel
                    • Rezeptor (Biochemie) – Wikipedia Artikel
                    • Pore – Wikipedia Artikel
                    • Stuhltransplantation – Wikipedia Artikel
                    • Cryo-EM zur molekularen Analyse des Mikrobioms
                        • Kryoelektronenmikroskopie (Cryo-EM) – Wikipedia Artikel
                        • Proteinkomplex – Wikipedia Artikel
                        • Kristallstrukturanalyse – Wikipedia Artikel
                        • WSR011 Proteinstrukturen aufklären mit der Röntgenkristallographie – Interview mit Dr. Yvette Roske – Link zur Episode
                        • Tomografie – Wikipedia Artikel
                        • Ångström (Einheit) – Wikipedia Artikel
                        • Schematische Darstellung der Probe auf einem Cryo-EM Probenträger; Quelle: Daniel Roderer, CC-BY 4.0
                          Vorteile der Cryo-EM
                            • wissenschaftlicher Artikel (closed access): Kühlbrandt W. The Resolution Revolution. Science 2014;3431443–1444. 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: 10.1126/science.1251652.
                            • Hier noch ein Link des EMBL zum PDF des Artikels: The Resolution Revolution
                            • Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) – Wikipedia Artikel
                            • Atomare Masseneinheit (Dalton Da) – Wikipedia Artikel
                            • Was wird durch die Cryo-EM detektiert
                                • Scanning- (SEM) oder Rasterelektronenmikroskopie (REM) – Wikipedia Artikel
                                • Transmissionselektronenmikroskopie – Wikipedia Artikel
                                • Transmissionselektronenmikroskopie – Wikibrief Artikel
                                • Strahlungsdetektor – Wikipedia Artikel
                                • 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?
                                    • Vitrifizierung – Wikipedia Artikel
                                    • 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
                                        • Kontrast – Wikipedia Artikel
                                        • Elektronendichte – Wikipedia Artikel
                                        • Blotting – Wikipedia Artikel
                                        • Projektion (Optik) – Wikipedia Artikel
                                        • Anisotropie – Wikipedia Artikel
                                        • Kryoelektronentomographie – Wikipedia Artikel
                                        • Deep Learning – Wikipedia Artikel
                                        • Wie wird bei der Cryo-EM detektiert?
                                            • Elektronenstreuung – Wikipedia Artikel
                                            • Speicherbedarf der Cryo-EM
                                                • Film – Wikipedia Artikel
                                                • Denaturierung – Wikipedia Artikel
                                                • 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
                                                    • Protein – Wikipedia Artikel
                                                    • Elastizität (Physik) – Wikipedia Artikel
                                                    • Intrinsisch ungeordnete Proteine – Wikipedia Artikel
                                                    • Proteindomäne – Wikipedia Artikel
                                                    • Sekundärstruktur – Wikipedia Artikel
                                                    • Seitenkette – Wikipedia Artikel
                                                    •  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
                                                            • Elektronenmikroskopie – Charité – Universitätsmedizin Berlin
                                                            • Forschungszentrum für Elektronenmikroskopie (FZEM) – FU Berlin
                                                            • Größenvergleich links Titan Krios (G3i ThermoFischer) rechts Wissenschaftler (Daniel); Quelle: Wirkstoffradio CC BY 4.0
                                                              Warum Filme und nicht Bilder?
                                                                • Drift (Messtechnik) – Wikipedia Artikel
                                                                • Elektronenstrahl – Wikipedia Artikel
                                                                • Querprofil (Strahlentherapie) – Wikipedia Artikel
                                                                • Daniels Forschungsprojekte
                                                                    • Darmschleimhaut oder Darmepithel – Wikipedia Artikel
                                                                    • Rezeptor (Biochemie) – Wikipedia Artikel
                                                                    • Strukturbiologie – Wikipedia Artikel
                                                                    • Nanodisc – Wikipedia Artikel (englisch)
                                                                    • Affinität (Chemie) – Wikipedia Artikel
                                                                    • In vivo – Wikipedia Artikel
                                                                    • Aktinfilament – DocCheck Flexikon
                                                                    • Actinfilament – Spektrum der Wissenschaft
                                                                    • Protease – Wikipedia Artikel
                                                                    • Signaltransduktion – Wikipedia Artikel
                                                                    • Signalkaskade – DocCheck Flexikon
                                                                    • wissenschaftlicher Artikel (open access): Roderer D, Hofnagel O, Benz R, Raunser S. Structure of a Tc holotoxin pore provides insights into the translocation mechanism. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Nov 12;116(46):23083-23090. doi: 10.1073/pnas.1909821116.
                                                                    •  

                                                                      Cryo-EM Dichtekarte TC Toxin in unterschiedlichen Ausführungen; Quelle: Daniel Roderer
                                                                      Werdegang von Daniel
                                                                        • Biochemie – Wikipedia Artikel
                                                                        • Biologie – Wikipedia Artikel
                                                                        • Mikrobiologie – Wikipedia Artikel
                                                                        • Universität Regensburg – Wikipedia Artikel
                                                                        • uni-regensburg – Hompage
                                                                        • ETH Zürich – Wikipedia Artikel
                                                                        • ethz.ch – Hompage
                                                                        • Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie – Homepage
                                                                        • Prof. Dr. Stefan Raunser – Homepage
                                                                        • Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie – Wikipedia Artikel
                                                                        • mpi-dortmund.mpg.de – Homepage
                                                                        • DanielRoderer@FMP  – Homepage
                                                                        • Ein kleines Haus für ein großes Mikroskop – MDC Pressemitteilung
                                                                        • scanning Elektronenmikroskop  – Wikipedia Artikel
                                                                        • Focused Ion Beam oder Zweistrahlmikroskop  – Wikipedia Artikel
                                                                        • WSR052 Die Rolle der Membran in der zellulären Signalübertragung – Interview mit Prof. Dr. Volker Haucke – link zur Episode
                                                                        • Exkurs Beschleunigungsspannung bei der EM
                                                                            • Beschleunigungsspannung  – Wikipedia Artikel
                                                                            • Kontrast – Wikipedia Artikel
                                                                            • Daniels Lieblingsmolekül
                                                                                • Graphen – Wikipedia Artikel
                                                                                • 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 [email protected], in den Kommentaren unter den einzelnen Episoden, über Twitter @wirkstoffradio oder auch als Bewertung bei iTunes/Apple-Podcasts oder panoptikum.social.

                                                                                  Wirkstoffradio-Feedback-Telefon   +49 (0)30 746 910 64

                                                                                  In unserem Fanshop können sich Hörer:Innen mit Wirkstoffradio Merch wie T-Shirts, Hoodies, Basecaps aber auch Tassen und Einkaufsbeutel ausstatten.

                                                                                  Der Entwickler der Podcast Suchmaschine Fyyd (Christian Bednarek) stellt für Podcasts und deren Hörer:innen unterschiedliche Dienste zur Verfügung. Darunter auch ein Fyydiverse. So können wir uns über das Spiel WorkAdventure in einem für das Wirkstoffradio gestalteten Raum treffen.

                                                                                  • Bernd Rupp
                                                                                    • Twitter
                                                                                    • ORCiD
                                                                                    • Database of Available Chemical Substances
                                                                                    • GitHub
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                                                                                    • Mitglied der Gruppe Structural Chemistry and Computational Biophysics
                                                                                    • Linkedin
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                                                                                      • Linkedin
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                                                                                        ...more
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                                                                                        More shows like Wirkstoffradio (MP3 Feed)

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                                                                                        IQ - Wissenschaft und Forschung

                                                                                        53 Listeners

                                                                                        Welt der Physik | Podcast by Welt der Physik

                                                                                        Welt der Physik | Podcast

                                                                                        16 Listeners

                                                                                        ZEIT WISSEN. Woher weißt Du das? by ZEIT ONLINE

                                                                                        ZEIT WISSEN. Woher weißt Du das?

                                                                                        51 Listeners

                                                                                        AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie by Karl Urban und Franziska Konitzer

                                                                                        AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie

                                                                                        6 Listeners

                                                                                        Geschichten aus der Geschichte by Richard Hemmer und Daniel Meßner

                                                                                        Geschichten aus der Geschichte

                                                                                        190 Listeners

                                                                                        Eine Stunde History - Deutschlandfunk Nova by Deutschlandfunk Nova

                                                                                        Eine Stunde History - Deutschlandfunk Nova

                                                                                        110 Listeners

                                                                                        Spektrum-Podcast by detektor.fm – Das Podcast-Radio

                                                                                        Spektrum-Podcast

                                                                                        16 Listeners

                                                                                        AMBOSS Podcast – Ärztliches Wissen für Klinik und Praxis by AMBOSS-Redaktion

                                                                                        AMBOSS Podcast – Ärztliches Wissen für Klinik und Praxis

                                                                                        21 Listeners

                                                                                        Smarter leben by DER SPIEGEL

                                                                                        Smarter leben

                                                                                        51 Listeners

                                                                                        Geladen - der Batteriepodcast by Daniel Messling, Patrick von Rosen

                                                                                        Geladen - der Batteriepodcast

                                                                                        6 Listeners

                                                                                        Quarks Science Cops by Quarks

                                                                                        Quarks Science Cops

                                                                                        16 Listeners

                                                                                        Handelsblatt Green & Energy - Der Podcast rund um Nachhaltigkeit, Klima und Energiewende by Kathrin Witsch, Catiana Krapp, Kevin Knitterscheidt, Michael Scheppe

                                                                                        Handelsblatt Green & Energy - Der Podcast rund um Nachhaltigkeit, Klima und Energiewende

                                                                                        8 Listeners

                                                                                        LANZ & PRECHT by ZDF, Markus Lanz & Richard David Precht

                                                                                        LANZ & PRECHT

                                                                                        334 Listeners

                                                                                        Aha! Zehn Minuten Alltags-Wissen by WELT

                                                                                        Aha! Zehn Minuten Alltags-Wissen

                                                                                        30 Listeners

                                                                                        11KM: der tagesschau-Podcast by tagesschau

                                                                                        11KM: der tagesschau-Podcast

                                                                                        21 Listeners