Erweiterung der Next-Generation Sequencing Plattform: DNA-Sequenziersystem
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Funktionelle Sequenzräume können mittels neuer hochparalleler Sequenziertechnologien in einer Tiefe analysiert werden, die noch vor einigen Jahren undenkbar war. Hierbei handelt es sich nicht nur um die Abbildung rein genomischer Information sondern es können durch geeignete Methoden auch funktionelle Zustände (z.B. alle Sequenzen an die ein bestimmter Transkriptionsfaktor in einem bestimmten zellulären Status gebunden hat) dargestellt werden. Schwerpunkt der Untersuchungen am Standort sind dabei die Barriereorgane von Organismen und die auf diese Organe einwirkenden äußeren Einflüsse. In der Medizin sind genetische Variationen, die im Bezug zu komplexen Erkrankungen stehen ebenso wie umweltbedingte Risikokonstellationen im Fokus, in der Biologie Modellsystem und evolutionäre Selektion. Wesentliche Einsatzbereiche der 3 Hiseq2000 Geräte waren humane Exomsequenzierungen, humane und bakterielle Genome, Methylomsequenzierung, Transkriptomsequenzierung, 16S rDNA Profilierung und die Entwicklung von spezialisierteren Techniken wie metabolic labeling (4sU RNAseq) und Einzelzellsequenzierung. Alle bestehenden Geräte waren bzw. sind voll ausgelastet. Die Gerätegeneration Hiseq2000 ist mittlerweile weitestgehend aus der Nutzung genommen (nicht mehr kompetetiv und fehlender technischer Support/Reagenzien der Firma), Folgegeräte der neuesten Generation konnten über andere Mittel (BMBF, ExC) eingeworben werden. Die Geräteplattform wird auf Kooperationsbasis entlang einer etablierten Nutzerordnung betrieben, die demokratische Priorisierungsprozesse und Kapazitätszuweisung garantiert. Die eingeworbenen Geräte waren instrumentell für die Einwerbung und Durchführung einer Reihe von Großprojekten am Standort: 1. Wiederbeantragung Exzellenzcluster Inflammation at Interfaces. Hier spielten die Geräte eine wesentliche Rolle und NGS ist durch die erfolgreiche Umsetzung als Technik ist fest im Clusterlabor VIII Nucleotide Lab und in zahlreichen Inhaltsprojekten verankert. 2. Wiederbeantragung Future Ocean. Auch hier waren die Geraete Teil der beantragten Analyseprojekte aus dem meeresbiologischen Teil des Clusters. Untersucht werden genetische Adaptationsprozesse an kurz- bis mittelskalige Veränderungen von Umweltparametern ( z.B Versauerung, thermischer Stress). 3. ICGC MMML seq (BMBF). In diesem Verbundprojekt welches eines von drei nationalen Projekten am Internationalen Krebsgenkonsortium darstellt, wurden >500 Einzelgenome (30x coverage), Methylome und Transkriptome analysiert um die somatisch-genetischen Grundlagen von B-Zelllymphomen zu charakterisieren. Die Plattform hat hier bis auf einige Methylomsequenzierungen, die am DKFZ durchgeführt wurden, die gesamte Produktion geleistet. 4. ESGI/gEUVADIS, SysMedIBD. Die Geräte wurden in diversen EU Projekten eingesetzt. Besonders hervorzuheben sind hierbei Beteiligungen an europäischen Infrastrukturmassnahmen, die der Standardisierung und Harmonisierung von NGS Methoden über europäische Zentren hinweg dienten. Aus beiden Projekten sind wichtige Ressourcen für die wissenschaftliche Gemeinschaften entstanden, z.B. die eQTL/sQTL Datenbank zum 1000 Genomes Projekt. Die Plattform steht weiter allen interessierten Wissenschaftlern/-innen zur Verfügung.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Recurrent mutation of the ID3 gene in Burkitt lymphoma identified by integrated genome, exome and transcriptome sequencing (the ICGC MMML-Seq Project). Nature Genetics, Vol. 44. 2012, pp. 1316–1320.
Richter J., Schlesner M., Hoffmann S., Kreuz M., Leich E., Burkhardt B., et al.
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From next-generation sequencing alignments to accurate comparison and validation of single-nucleotide variants: the pibase software.
Nucleic Acids Research, Vol. 41. 2013, Issue 1: e16.
Forster M., Forster P., Elsharawy A., Hemmrich G., Kreck B., Wittig M., Thomsen I., Stade B., Barann M., Ellinghaus D., Petersen B.S., May S., Melum E., Schilhabel M.B., Keller A., Schreiber S., Rosenstiel P., Franke A.
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Initial symbiont contact orchestrates host-organ-wide transcriptional changes that prime tissue colonization. Cell Host & Microbe, Vol. 14. 2013, Issue 2, pp. 183-194.
Kremer N., Philipp E.E., Carpentier M.C., Brennan C.A., Kraemer L., Altura M.A., Augustin R., Häsler R., Heath-Heckman E.A., Peyer S.M., Schwartzman J., Rader B.A., Ruby E.G., Rosenstiel P., McFall-Ngai M.J.
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Janus - a comprehensive tool investigating the two faces of
transcription. Bioinformatics, Vol. 29. 2013, Issue 13, pp. 1600–1606.
Barann M., Esser D., Klostermeier U.C., Lappalainen T., Luzius A., Kuiper J.W., Ammerpohl O., Vater I., Siebert R., Amstislavskiy V., Sudbrak R., Lehrach H., Schreiber S., Rosenstiel P.
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When the most potent combination of antibiotics selects for the greatest bacterial load: the smile-frown transition. PLoS Biology, Vol. 11. 2013, Issue 4: e1001540.
Pena-Miller R., Laehnemann D., Jansen G., Fuentes-Hernandez A., Rosenstiel P., Schulenburg H., Beardmore R.
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Dietary history contributes to enterotype-like clustering and Functional metagenomic content in the intestinal microbiome of wild mice. Proceedings of the National Academy of Sciences, Vol. 111. 2014, Issue 26, E2703-E2710.
Wang J., Linnenbrink M., Künzel S., Fernandes R., Nadeau M.J., Rosenstiel P., Baines J.F.
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Genomics of rapid adaptation to antibiotics: convergent evolution and scalable sequence amplification. Genome Biology and Evolution, Vol. 6. 2014, Issue 6, pp. 1287–1301.
Laehnemann D., Peña-Miller R., Rosenstiel P., Beardmore R., Jansen G., Schulenburg H.
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GrabBlur--a framework to facilitate the secure exchange of whole-exome and -genome SNV data using VCF files. BMC Genomics, Vol. 15. 2014, Suppl. 4: S8.
Stade B., Seelow D., Thomsen I., Krawczak M., Franke A.
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Species-specific viromes in the ancestral holobiont Hydra. PLoS One, Vol. 9. 2014, Issue 10: e109952.
Grasis J.A., Lachnit T., Anton-Erxleben F., Lim Y.W., Schmieder R., Fraune S., Franzenburg S., Insua S., Machado G., Haynes M., Little M., Kimble R., Rosenstiel P., Rohwer F.L., Bosch T.C.
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Abundant toxin-related genes in the genomes of beneficial symbionts from deep-sea hydrothermal vent mussels. eLife, Vol. 4. 2015: e07966.
Sayavedra L., Kleiner M., Ponnudurai R., Wetzel S., Pelletier E., Barbe V., Satoh N., Shoguchi E., Fink D., Breusing C., Reusch T.B., Rosenstiel P., Schilhabel M.B., Becher D., Schweder T., Markert S., Dubilier N., Petersen J.M.
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Evolutionary Transition from Pathogenicity to Commensalism: Global Regulator Mutations Mediate Fitness Gains through Virulence
Attenuation. Molecular Biology and Evolution, Vol. 32. 2015, Issue 11, pp. 2883–2896.
Jansen G., Crummenerl L.L., Gilbert F., Mohr T., Pfefferkorn R., Thänert R., Rosenstiel P., Schulenburg H.
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Overlapping and unique signatures in the proteomic and transcriptomic responses of the nematode Caenorhabditis elegans toward pathogenic Bacillus thuringiensis. Developmental & Comparative Immunology, Vol. 51. 2015, Issue 1, pp. 1-9.
Yang W., Dierking K., Esser D., Tholey A., Leippe M., Rosenstiel P., Schulenburg H.
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The Magellania venosa Biomineralizing Proteome: A Window
into Brachiopod Shell Evolution. Genome Biology and Evolution, Vol. 7. 2015, Issue 5, pp. 1349–1362.
Jackson D.J., Mann K., Häussermann V., Schilhabel M.B., Lüter C., Griesshaber E., Schmahl W., Wörheide G.
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Widespread disruption of host transcription termination in HSV-1 infection. Nature Communications, Vol. 6. 2015, Article number: 7126.
Rutkowski A.J., Erhard F., L'Hernault A., Bonfert T., Schilhabel M., Crump C., Rosenstiel P., Efstathiou S., Zimmer R., Friedel C.C., Dölken L.
