WSR097-Elektrometabolische Signalübertragung in Bacillus subtilis Biofilmen - Interview mit Celina Thiel

In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Celina Thiel, Doktorandin an der Goethe Universität Frankfurt (uni-frankfurt.de/de) . Celina forscht in der Arbeitsgruppe für Membranbiochemie von Prof. Dr. Inga Hänelt (biochem.uni-frankfurt.de/the-institute-of-bioc…). Im Rahmen ihrer Promotion beschäftigt sie sich mit den „molekularen Grundlagen der elektrometabolischen Signalübertragung in Biofilmen von Bacillus subtilis“. Außerdem ist sie Host des Wissenschaftspodcasts „MicrobeThingsMacro (microbethingsmacro.com/podcast)“.

wirkstoffradio.de/wp-content/uploads/2026/06/C… Thiel. Quelle: bernd@wirkstoffradio.de
Zu Beginn erläutert Celina, welche besonderen Eigenschaften *Bacillus subtilis* besitzt und warum dieses Bakterium häufig als Modellorganismus in der Forschung eingesetzt wird. Anschließend sprechen Celina und Bernd über Biofilme, deren Aufbau und die physiologischen Eigenschaften. Die dabei beobachteten Verhaltensweisen zeigen, dass Biofilme mehr als eine Ansammlung einzelner Bakterien sind: Sie bilden komplexe, mehrzellige Verbände, die häufig als „Cities of Microbes“, also als Städte der Mikroorganismen, beschrieben werden. Die koordinierte Organisation eines solchen Verbandes erfordert eine interne Kommunikation, die unter anderem über biochemische und elektrische Signale erfolgt.

Im Mittelpunkt von Celinas Doktorarbeit steht die Aufklärung eines Signals, das über den Kaliumkanal YugO vermittelt wird. Im Gespräch erklärt sie, wie sie bei der Untersuchung dieses Mechanismus vorgeht. Dabei sprechen Celina und Bernd unter anderem über die Präparation und Messung des Proteinkomplexes sowie über die Rekonstitution des Ionenkanals.

Zum Abschluss berichtet Celina, wie sie zum Podcasten gekommen ist und ihren Wissenschaftspodcast „MicrobeThingsMacro (microbethingsmacro.com/podcast)“ ins Leben gerufen hat. Außerdem klären die beiden, welche Verbindung zwischen ihrem Podcast und WissPod (wissenschaftspodcasts.de) besteht.

(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 besondere am Bacillus subtilis?

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• Bacillus subtilis (de.wikipedia.org/wiki/Bacillus_subtilis)– Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Gram-Färbung– Wikipedia Artikel

• flexikon.doccheck.com/de/Grampositiv – DocCheck Flexikon

• Generally Recognized As Safe (GRAS) (de.wikipedia.org/wiki/Generally_Recognized_As_…) – Wikipedia Artikel

• minibacillus.org – Homepage

Bacillus subtilis und Biofilme

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• de.wikipedia.org/wiki/Biofilm – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Prokaryoten– Wikipedia Artikel

• wissenschaftlicher Artikel (open access): Liu J, Prindle A, Humphries J, Gabalda-Sagarra M, Asally M, Lee DY, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM. Metabolic co-dependence gives rise to collective oscillations within biofilms. Nature. 2015 ; 523 (7562):550-4. doi: doi.org/10.1038/nature14660

• wissenschaftlicher Artikel (open access): Watnick P, Kolter R. Biofilm, city of microbes. J Bacteriol. 2000; 182(10): 2675-9. doi: 1doi.org/10.1128/jb.182.10.2675-2679.2000.

• wissenschaftlicher Artikel (open access):Lundberg ME, Becker EC, Choe S. MstX and a putative potassium channel facilitate biofilm formation in Bacillus subtilis. PLoS One. 2013; 8(5): e60993. doi: 1 doi.org/10.1371/journal.pone.0060993.

• WSR058 Die dunkle Seite des Mikrobioms und Cryo-Elektronenmikroskopie – Interview mit Dr. Daniel Roderer (wirkstoffradio.de/2022/09/04/wsr058-die-dunkle…) – Link zur Episode

• de.wikipedia.org/wiki/Mikrobiom – Wikipedia Artikel

Was versteht man unter Zelltypen?

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• Persister cells (en.wikipedia.org/wiki/Persister_cells) – Wikipedia Artikel (englisch)

• de.wikipedia.org/wiki/Glutamate – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Glutamin – Wikipedia Artikel

• wissenschaftlicher Artikel (open access): Prindle A, Liu J, Asally M, Ly S, Garcia-Ojalvo J, Süel GM. Ion channels enable electrical communication in bacterial communities. Nature. 2015; 527(7576): 59-63. doi: doi.org/10.1038/nature15709

Elektrometabolische Signale im Detail

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• Biofilm Wachstum im Durchlicht (youtu.be/lA6zlskphmU?si=1K1OWsIfLOVxN0iD) – Link zum Video

• Biofilm Wachstum mit zusätzlichen Membranpotentialsensor (youtu.be/lud8D0Pr1-s?si=mTQ_4RROmvkpoyGg) – Link zum Video

• Download weiterer Videos (nature.com/articles/nature14660#Sec13) – Supplementary information des Süel Paper doi: doi.org/10.1038/nature14660

• spektrum.de/lexikon/biologie/deletion/17174 – Lexikon der Biologie

• de.wikipedia.org/wiki/Kaliumkanal – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Membranpotential – Wikipedia Artikel

Molekularer Aufbau des Ionenkanals

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• Review zu Ionenkanälen in Bakterien (open access): Stautz J, Hellmich Y, Fuss MF, Silberberg JM, Devlin JR, Stockbridge RB, Hänelt I. Molecular Mechanisms for Bacterial Potassium Homeostasis. J Mol Biol. 2021; 433(16): 166968. doi: doi.org/10.1016/j.jmb.2021.166968

• TM2 (en.wikipedia.org/wiki/Potassium_channel#Select…) – Wikipedia Artikel (englisch)

• RCK gated (en.wikipedia.org/wiki/Potassium_channel#Regula…) – Wikipedia Artikel (englisch)

• Ligand (Biochemie) (de.wikipedia.org/wiki/Ligand_(Biochemie)) – Wikipedia Artikel

Liganden von YugO

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• Adenosintriphosphat (ATP) (de.wikipedia.org/wiki/Adenosintriphosphat) – Wikipedia Artikel

• Adenosindiphosphat (ADP) (de.wikipedia.org/wiki/Adenosindiphosphat) – Wikipedia Artikel

Übergang vom ein- zum mehrzelligen System

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• de.wikipedia.org/wiki/Kompartiment – Wikipedia Artikel

• Konvergenztheorie (Evolution) (de.wikipedia.org/wiki/Konvergenztheorie_(Evolu…)) – Wikipedia Artikel

Celinas Doktorarbeit

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• de.wikipedia.org/wiki/Strukturbiologie – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Kryoelektronenmikroskopie – Wikipedia Artikel

Aufnahme der Reaktionskinetik eines Ionenkanals

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• de.wikipedia.org/wiki/Liposom – Wikipedia Artikel

Ionenkanäle bei Bacillus Subtilis

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• de.wikipedia.org/wiki/Natrium – Wikipedia Artikel

• Kompatible Solute (de.wikipedia.org/wiki/Kompatible_Solute) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Chloride – Wikipedia Artikel

Exkurs: Was ist ein Solut?

•

• en.wikipedia.org/wiki/Ectoine – Wikipedia Artikel

• Random Coil (Loop) (de.wikipedia.org/wiki/Random_Coil) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Nebenwirkung – Wikipedia Artikel

• In vivo (de.wikipedia.org/wiki/In_vivo) – Wikipedia Artikel

• (Gen)-Knockout (de.wikipedia.org/wiki/Gen-Knockout) – Wikipedia Artikel

Wie isoliert man einen Kanal aus einer Zelle?

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• Escherichia coli (de.wikipedia.org/wiki/Escherichia_coli) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Ultrazentrifuge – Wikipedia Artikel

• Analytische Ultrazentrifugation (de.wikipedia.org/wiki/Analytische_Ultrazentrif…) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Affinitätschromatographie – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Polyhistidin-Tag – Wikipedia Artikel

• Nitrilotriessigsäure (NTA) (de.wikipedia.org/wiki/Nitrilotriessigsäure) – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Detergens – Wikipedia Artikel

• de.wikipedia.org/wiki/Mizelle – Wikipedia Artikel

• wissenschaftlicher Artikel (open access): Elfmann C, Dumann V, van den Berg T, Stülke J. A new framework for SubtiWiki, the database …