Prof. Thomas Wiegert

Prof. Dr. rer. nat. habil.
Thomas Wiegert
Fakultät Natur- und Umweltwissenschaften
Standort 02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Gebäude Z IVb, Raum B1.06
+49 3583 612-4675
Fakultät Natur- und Umweltwissenschaften
Standort 02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Gebäude Z IVb, Raum 0.04
+49 3583 612-4675
Fakultät Natur- und Umweltwissenschaften
Standort 02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Gebäude Z IVb, Raum B1.06
+49 3583 612-4675
  • Einleitung

    Professor für Mikrobiologie

    Studiengangsbeauftragter Biotechnologie

     

    Lehrveranstaltungen in den Modulen:

    Allgemeine Mikrobiologie

    Angewandte Mikrobiologie / Upstream Processing

    Downstream Processing

    Bioinformatik

    Molekularbiologie der Bakterien

     

    Vorlesungsmaterial, Praktikumshefte und weitere Informationen für Studenten zum Download Prof. Thomas Wiegertbefinden sich auf dem Infolaufwerk der Hochschule (nur für den internen Gebrauch).

  • Forschung

    Bakterien und Biotechnologie

    Bakterien werden in der Öffentlichkeit vornehmlich als Krankheitserreger wahrgenommen. Allein aus der Tatsache, dass den Menschen schätzungsweise zehnmal mehr Bakterienzellen bewohnen als er eigene Körperzellen besitzt, wird jedoch die große Bedeutung dieser Kleinstlebewesen im menschlichen Alltag ersichtlich. Ohne Bakterien könnte kein Leben auf der Erde existieren. Aufgrund ihrer immensen Stoffwechselvielfalt und der in der Regel einfachen molekularbiologischen Zugänglichkeit werden Bakterien von der Produktion von Wirkstoffen bis hin zur Bodensanierung in einer Vielzahl von biotechnologischen Prozessen und Verfahren angewendet. Die hohe Persistenz und Produktivität von Bakterien resultiert dabei auch aus der ausgeprägten Fähigkeit, sich an plötzlich veränderte Bedingungen anzupassen. Signale aus der Umwelt führen zur Aktivierung genetischer Programme, die einem Stress entgegenwirken. Die Untersuchung solcher Antworten auf Umweltstress ist sowohl für die grundlagen- als auch anwendungsorientierte Forschung von wichtiger Bedeutung, und kann zur Optimierung energie- und umweltschonender biotechnologischer Prozesse und Herstellungsverfahren, sowie zum Verständnis pathogener Vorgänge, beitragen.

    Das Modellbakterium Bacillus subtilis

    Bacillus subtilis ist einer der bislang am besten untersuchten Organismen, mit außerordentlich hohem biotechnologischen Potential. Wegen der einfachen Zugänglichkeit für genetische Manipulationen gilt es als Gram-positives Modellbakterium, an dem stoffwechselphysiologische und regulatorische Phänomene grundlegend aufgeklärt wurden. Daneben gehört B. subtilis zu den 'generell unbedenklichen' Mikroorganismen, welcher im Gegensatz zu Escherichia coli uneingeschränkt zur Anwendung in der Lebensmittel- und pharmazeutischen Industrie zugelassen ist.

    Regulierte intramembrane Proteolyse in Bakterien

    Die Spaltung transmembraner regulatorischer Proteine durch "in der Membran schneidende" Proteasen ist an wichtigen Signaltransduktionswegen höherer Organismen beteiligt und beeinflusst dort zelluläre Vorgänge wie Apoptose, Differenzierung, Proliferation und Neurogenese. Fehlgeleitete intramembrane Proteolyse kann zu schwerwiegenden Erkrankungen beim Menschen, wie z.B. die Alzheimer-Krankheit, führen. Seit einigen Jahren gibt es vermehrt Hinweise darauf, dass dieser als 'regulierte intramembrane Proteolyse' (RIP)' bezeichnete Mechanismus auch in Bakterien existiert und eine entscheidende Rolle bei so unterschiedlichen Vorgängen wie Sporulation, Zellteilung, Regulation des Zellzyklus, Pheromon- und Toxin-Produktion, Ausbildung von Biofilmen und vor allem der Stressantwort spielt. In einigen Fällen besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Pathogenität von Bakterien und RIP. Bislang ist jedoch wenig über die Identität und über die molekularen Mechanismen der Regulation der Aktivität der beteiligten Proteasen bekannt.

    Das Ziel der Forschungsarbeiten unserer Arbeitsgruppe

    Das Ziel unserer Forschungsarbeiten ist, zunächst am Beispiel einer Stressantwort des Gram-positiven Modellbakteriums B. subtilis, RIP im Detail aufzuklären. Wir konnten bislang die Proteasen des ersten ('site-1'; PrsW) und zweiten ('site-2'; RasP) Schritts der regulierten Proteolyse eines spezifischen Transkriptionsfaktors (RsiW) identifizieren und analysieren (Abb. 1). Ferner konnten wir zeigen, dass neben diesen spezifischen Proteasen die Aktivität unspezifischer Peptidasen im extra- und intra-cytoplasmatischen Raum eine wichtige Rolle spielt.

     

    Die Arbeiten sind in einen engen internationalen Forschungsverbund integriert und werden zurzeit mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.

     

    Eigene relevante Publikationen:

    Wiegert, T., G. Homuth, S. Versteeg, and W. Schumann. 2001. Alkaline shock induces the Bacillus subtilis σW regulon. Mol. Microbiol. 41:59-71.

    Schöbel, S., S. Zellmeier, W. Schumann, and T. Wiegert. 2004. The Bacillus subtilis σW anti-sigma factor RsiW is degraded by intramembrane proteolysis through YluC. Mol. Microbiol. 52:1091-1105.

    Zellmeier, S., W. Schumann, and T. Wiegert. 2006. Involvement of Clp protease activity in modulating the Bacillus subtilis σW stress response. Mol. Microbiol. 61:1569-1582.

    Heinrich, J. and T. Wiegert. 2006. YpdC determines site-1 degradation in regulated intramembrane proteolysis of the RsiW anti-sigma factor of Bacillus subtilis. Mol. Microbiol. 62:566-579.

    Heinrich, J., T. Lunden, V. P. Kontinen, and T. Wiegert. 2008. The Bacillus subtilis ABC transporter EcsAB influences intramembrane proteolysis through RasP. Microbiology 154:1989-1997.

    Heinrich, J., Hein,K., and Wiegert, T. (2009) Two proteolytic modules are involved in regulated intramembrane proteolysis of Bacillus subtilis RsiW. Mol Microbiol 74: 1412-1426.

    Zweers, J.C., Wiegert, T., and van Dijl, J.M. (2009) Stress-responsive systems set specific limits to the overproduction of membrane proteins in Bacillus subtilis. Appl Environ Microbiol. 75:7356-64.

    Heinrich, J., and Wiegert, T. (2009). Regulated intramembrane proteolysis in the control of extracytoplasmic function sigma factors. Res Microbiol 160: 696-703.

    Nicolas, P., Mäder U., Dervyn, E., Rochat, T., Leduc, A., Pigeonneau, N., Bidnenko, E., Marchadier, E., Hoebeke, M., Aymerich, S., Becher, D., Bisicchia, P., Botella, E., Delumeau, O., Doherty, G., Denham, EL., Fogg, M.J., Fromion, V., Goelzer, A., Hansen, A., Härtig, E., Harwood, C.R., Homuth, G., Jarmer, H., Jules, M., Klipp, E., Le Chat, L., Lecointe, F., Lewis, P., Liebermeister, W., March, A., Mars, R.A., Nannapaneni, P., Noone, D., Pohl, S., Rinn, B., Rügheimer, F., Sappa, P.K., Samson, F., Schaffer, M., Schwikowski, B., Steil, L., Stülke, J., Wiegert, T., Devine, K.M., Wilkinson, A.J., van Dijl, J.M., Hecker, M., Völker, U., Bessières, P., Noirot, P. (2012) Condition-dependent transcriptome reveals high-level regulatory architecture in Bacillus subtilis. Science 335:1103-6.

  • Publikationen

    Originalarbeiten (peer reviewed)

     

    Zweers J.C., Nicolas, P., Wiegert, T., van Dijl, J.M., Denham, E.L. (2012).Prof. Thomas Wiegert Definition of the σW regulon of Bacillus subtilis in the absence of stress. PLoS One 7: e48471PMID: 23155385. PubMed

     

    Nicolas P, Mäder U, Dervyn E, Rochat T, Leduc A, Pigeonneau N, Bidnenko E, Marchadier E, Hoebeke M, Aymerich S, Becher D, Bisicchia P, Botella E, Delumeau O, Doherty G, Denham EL, Fogg MJ, Fromion V, Goelzer A, Hansen A, Härtig E, Harwood CR, Homuth G, Jarmer H, Jules M, Klipp E, Le Chat L, Lecointe F, Lewis P, Liebermeister W, March A, Mars RA, Nannapaneni P, Noone D, Pohl S, Rinn B, Rügheimer F, Sappa PK, Samson F, Schaffer M, Schwikowski B, Steil L, Stülke J, Wiegert T, Devine KM, Wilkinson AJ, van Dijl JM, Hecker M, Völker U, Bessières P, Noirot P. (2012) Condition-dependent transcriptome reveals high-level regulatory architecture in Bacillus subtilis. Science 335, 1103-6. PubMed

     

    Heinrich, J., Hein, K., and Wiegert, T. (2009). Two proteolytic modules are involved in regulated intramembrane proteolysis of Bacillus subtilis. Mol Microbiol 74:1412-26. PubMed

     

    Heinrich, J., Lundén, T., Kontinen, V.P., and Wiegert, T. (2008). The Bacillus subtilis ABC transporter EcsAB influences intramembrane proteolysis through RasP. Microbiology 154, 1989-1997. PubMed

     

    Heinrich, J., and Wiegert, T. (2006). YpdC determines site-1 degradation in regulated intramembrane proteolysis of the RsiW anti-sigma factor of Bacillus subtilis. Mol Microbiol 62, 566-579. PubMed

     

    Zellmeier, S., Schumann, W., and Wiegert, T., (2006). Involvement of Clp protease activity in modulating the Bacillus subtilis σW stress response. Mol Microbiol 61, 1569-1582. PubMed

     

    Zellmeier, S., Hofmann, C., Thomas, S., Wiegert, T., and Schumann, W. (2005). Identification of Sigma(V) dependent genes of Bacillus subtilis. FEMS Microbiol Lett 253, 221-229. PubMed

     

    Schöbel, S., Zellmeier, S., Schumann, W., and Wiegert, T. (2004). The Bacillus subtilis σW anti-sigma factor RsiW is degraded by intramembrane proteolysis through YluC.Mol Microbiol 52, 1091-1105. PubMed

     

    Wiegert, T., Hagmaier, K., and Schumann, W. (2004). Analysis of orthologous hrcA genes in Escherichia coli and Bacillus subtilis. FEMS Microbiology Lett 234, 9-17.
    PubMed

     

    Zellmeier, S., Zuber, U., Schumann, W., and Wiegert, T. (2003). The absence of FtsH metalloprotease activity causes overexpression of the SigmaW-controlled pbpE gene, resulting in filamentous growth of Bacillus subtilis. J Bacteriol 185, 973-982. PubMed

     

    Wiegert, T., and Schumann, W. (2003). Analysis of a DNA-binding motif of the Bacillus subtilis HrcA repressor protein. FEMS Microbiol Lett 223, 101-106. PubMed

     

    Versteeg, S., Escher, A., Wende, A., Wiegert, T., and Schumann, W. (2003). Regulation of the Bacillus subtilis heat shock gene htpG is under positive control. J Bacteriol 185, 466-474. PubMed

     

    Reischl, S., Wiegert, T., and Schumann, W. (2002). Isolation and analysis of mutant alleles of the Bacillus subtilis HrcA repressor with reduced dependency on GroE function. J Biol Chem 277, 32659-32667. PubMed

     

    Kaltwasser, M., Wiegert, T., and Schumann, W. (2002). Construction and application of epitope- and green fluorescent protein-tagging integration vectors for Bacillus subtilis. Appl Environ Microbiol 68, 2624-2628. PubMed

     

    Wiegert, T., Homuth, G., Versteeg, S., and Schumann, W. (2001). Alkaline shock induces the Bacillus subtilis Sigma(W) regulon. Mol Microbiol 41, 59-71. PubMed

     

    Wiegert, T., and Schumann, W. (2001). SsrA-Mediated Tagging in Bacillus subtilis. J Bacteriol 183, 3885-3889. PubMed

     

    Blaudeck, N., Sprenger, G.A., Freudl, R., and Wiegert, T. (2001). Specificity of signal peptide recognition in tat-dependent bacterial protein translocation. J Bacteriol 183, 604-610. PubMed

     

    Rajaram, H., Ballal, A.D., Apte, S.K., Wiegert, T., and Schumann, W. (2001). Cloning and characterization of the major groESL operon from a nitrogen-fixing cyanobacterium Anabaena sp. strain L-31. Biochim Biophys Acta 1519, 143-146.
    PubMed

     

    Härtl, B., Wehrl, W., Wiegert, T., Homuth, G., and Schumann, W. (2001). Development of a new integration site within the Bacillus subtilis chromosome and construction of compatible expression cassettes. J Bacteriol 183, 2696-2699.
    PubMed

     

    Tjalsma, H., Bolhuis, A., vanRoosmalen, M.L., Wiegert, T., Schumann, W., Broekhuizen, C.J., Quax, W.J., Venema, G., Bron, S., and van Dijl, J.M. (1998). Functional analysis of the secretory precursor processing machinery of Bacillus subtilis; identification of a eubacterial homologue of archeal and eukaryotic signal peptidases. Genes Dev 12, 2318-2331. PubMed

     

    Melchers, K., Wiegert, T., Buhmann, A., Postius, S., Schäfer, K.P., and Schumann, W. (1998). The Helicobacter felis ftsH gene encoding an ATP-dependent metalloprotease can replace the Escherichia coli homologue for growth and phage λ lysogenization. Arch. Microbiol. 169, 393-396.  PubMed

     

    Sprenger, G.A., Schörken, U., Wiegert, T., Grolle, S., de Graaf, A.A., Taylor, S.V., Begley, T.P., Bringer-Meyer, S., and Sahm, H. (1997). Identification of a thiamin-dependent synthase in Escherichia coli required for the formation of the 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate precursor to isoprenoids, thiamin, and pyridoxol. Proc Natl Acad Sci USA 94, 12857-12862. PubMed

     

    Buchbeiträge und Reviews

     

    Wiegert, T. (2010). Regulated intramembrane proteolysis in bacterial transmembrane signaling, In K. Jung and R. Krämer (ed.), Bacterial signaling. Wiley-VCH. Wiley

     

    Heinrich, J. and T. Wiegert. (2009). Regulated intramembrane proteolysis in the control of extracytoplasmic function sigma factProf. Thomas Wiegertors. Res. Microbiol. 160, 696-703.
    PubMed

     

keyboard_arrow_up