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Daniel Roderer

Structure and mechanism of microbiome-driven diseases

[Translate to Deutsch:] Portrait

Wir interessieren uns für die molekularen Mechanismen der Interaktionen zwischen Mikrobiom und Wirt im menschlichen Darm. Diese Interaktionen sind oftmals entscheidend an der Entstehung und dem Fortschreiten schwerer Erkrankungen beteiligt. Wir wenden kryogene Elektronenmikroskopie an, um den strukturellen Hintergrund der Bindung bakterieller Zelloberflächenproteine an Rezeptoren des Wirts zu verstehen.


Profil

Wir sind bestrebt, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die der Interaktion des intestinalen Mikrobioms mit dem menschlichen Wirt zugrunde liegen. Wir konzentrieren uns auf Bakterien, die im Mikrobiom von Darmkrebspatienten überrepräsentiert sind, und auf die Wechselwirkungen von bakteriellen Adhäsinen mit Epithel- und Immunzellen des Darmsystems. Genomische Sequenzierung, Big-Data-Analysen und umfangreiche mikrobielle Studien in Tiermodellen haben wichtige Einflussfaktoren für Darmkrebs auf mikrobieller und zellulärer Ebene identifiziert, aber die zugrunde liegenden mechanistischen Details sind nicht bekannt. Daher analysieren wir strukturell die Komplexe zwischen kommensalen Proteinen und menschlichen Rezeptoren, um den molekularen Hintergrund ihrer Bindungsmechanismen zu verstehen.

Mit Hilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie (Cryo-EM) und der Einzelpartikelanalyse bestimmen wir die Strukturen von Proteinkomplexen, die die Interaktion zwischen Wirt und Mikrobiom erleichtern, was eine Voraussetzung für die strukturbasierte Entwicklung personalisierter Krebsmedikamente ist. Darüber hinaus visualisieren wir molekulare Details von Bakterien, die mit dem Wirtsepithel interagieren, mittels Kryo-ET, um ihre Bindungsmechanismen in einem zellulären Kontext zu verstehen. Schließlich versuchen wir, noch nicht beschriebene bakterielle Adhäsine zu identifizieren, die die Epithelbindung in einem pathogenen Kontext erleichtern, indem wir genomische und biochemische Screening-Systeme einsetzen.


Die Roderer Gruppe

Publikationen

  • A. Belyy*, F. Lindemann*, D. Roderer, J. Funk, B. Bardiaux, J. Protze, P. Bieling, H. Oschkinat and S. Raunser. Mechanism of threonine ADP-ribosylation of F-actin by a Tc toxin. Nat Comm 13 (4202), 2022. doi: 10.1038/s41467-022-31836-w.
  • E. Mirgorodskaya, E. Dransart, M. Shafaq-Zadah, D. Roderer, C. Sihlbom, H. Leffler and L. Johannes. Site-specific N-glycan profiles of α5β1 integrin from rat liver. Biol. Cell 114 (6), 2022. doi: 10.1111/boc.202200017.
  • D. Roderer, F. Bröcker, O. Sitsel, P. Kaplonek, F. Leidreiter, P. H. Seeberger and S. Raunser. Glycan-dependent two-step cell adhesion mechanism of Tc toxins. Nat Comm 11 (2694), 2020. doi: 10.1038/s41467-020-16536-7.
  • D. Roderer, E. Schubert, O. Sitsel and S. Raunser. Towards the application of Tc toxins as a universal protein translocation system. Nat Comm 10, 5263 (2019). doi: 10.1038/s41467-019-13253-8. 
  • D. Roderer, O. Hofnagel, R. Benz and S. Raunser. Structure of a Tc holotoxin pore provides insights into the translocation mechanism. PNAS 116 (45), 2019. doi: 10.1073/pnas.1909821116.
  • F. Leidreiter*, D. Roderer*, D. Meusch, C. Gatsogiannis and S. Raunser. Common architecture of Tc toxins from human and insect pathogenic bacteria. Science Advances 5 (10), 2019. doi: 10.1126/sciadv.aax6497.
  • D. Roderer and S. Raunser. Tc toxin complexes: Assembly, membrane permeation and protein translocation. Annual Review of Microbiology 73, 2019. doi: 10.1146/annurev-micro-102215-095531. Review.
  • T. Wagner, F. Merino, M. Stabrin, T. Moriya, C. Antoni, A. Apelbaum, P. Hagel, O. Sitsel, T. Raisch, D. Prumbaum, D. Quentin, D. Roderer, S. Tacke, B. Siebolds, E. Schubert, T.R. Shaikh, P. Lill, C. Gatsogiannis and S. Raunser. SPHIRE-crYOLO is a fast and accurate fully automated particle picker for cryo-EM. Communications Biology 2: 218, 2019. doi: 10.1038/s42003-019-0437-z.
  • C. Gatsogiannis*, F. Merino*, D. Roderer*, D. Balchin, E. Schubert, A. Kuhlee, M. Hayer-Hartl and S. Raunser. Tc toxin activation requires unfolding and refolding of a β-propeller. Nature 563 (209-213), 2018. doi: 10.1038/s41586-018-0556-6.
  • D. Roderer and R. Glockshuber. Assembly mechanism of the α-pore-forming toxin cytolysin A from Escherichia coli. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 5;372(1726), 2017. doi: 10.1098/rstb.2016.0211. Review.
  • C. Gatsogiannis, F. Merino, D. Prumbaum, D. Roderer, F. Leidreiter, D. Meusch and S. Raunser. Membrane insertion of a Tc toxin in near-atomic detail. Nat Struct Mol Biol 23 (10), 2016. doi: 10.1038/nsmb.3281. 
  • D. Roderer, S. Benke, B. Schuler and R. Glockshuber. Soluble Oligomers of the Pore-forming Toxin Cytolysin A from Escherichia coli Are Off-pathway Products of Pore Assembly. J Biol Chem 291 (11), 2016. doi: 10.1074/jbc.M115.700757. 
  • D. Roderer, R. Glockshuber and M. Rubini. Acceleration of the Rate-Limiting Step of Thioredoxin Folding by Replacement of its Conserved cis-Proline with (4 S)-Fluoroproline. ChemBioChem 16 (15), 2015. doi: 10.1002/cbic.201500342. 
  • D. Roderer*, M Schärer*, M. Rubini and R. Glockshuber. Acceleration of protein folding by four orders of magnitude through a single amino acid substitution. SciRep 5 (11840), 2015. doi: 10.1038/srep11840. 
  • S. Benke, D. Roderer, B. Wunderlich, D. Nettels, R. Glockshuber and B. Schuler. The assembly dynamics of the cytolytic pore toxin ClyA. Nat Comm 6 (6198), 2015. doi: 10.1038/ncomms7198.
  • D. Roderer, S. Benke, M. Müller, H. Fäh-Rechsteiner, N. Ban, B. Schuler and R. Glockshuber. Characterization of variants of the pore-forming toxin ClyA from Escherichia coli controlled by a redox switch. Biochemistry 53 (40), 2014. doi: 10.1021/bi5007578.