Genetik/Genomik
Systembiologie und Systemmedizin des Stoffwechsels
Johannes Hartl
Wir sind fasziniert von den molekularen Prozessen des Lebens und erforschen, wie genetische und Umweltfaktoren Gesundheit und Krankheit beeinflussen. Mit Massenspektrometrie erfassen wir insbesondere biochemische Signaturen aus Mikroorganismen und klinischen Proben, um die Rolle humaner und mikrobieller Physiologie bei Krankheitsverläufen, Pathogenität, und Antibiotika Wirksamkeit zu verstehen.
Unsere Gruppe ist assoziiert mit dem Institut für Biochemie an der Charité - Universitätsmedizin Berlin.
Forschungsschwerpunkte
Hintergrund
Warum verlaufen Krankheiten unterschiedlich? Warum lösen nur wenige Mikroben schwere Infektionen aus oder entwickeln Antibiotikaresistenzen? Neben genetischen Faktoren spielen Umwelt und Stoffwechsel eine entscheidende Rolle. Wir erforschen dieses Zusammenspiel mithilfe experimenteller Mikrobiologie, klinischen Proben und systembiologischen Ansätzen. Durch unsere Assoziation mit dem Ralser Lab nutzen wir insbesondere Massenspektrometrie, um kleine Moleküle und Proteine—zentrale Vermittler von Gen-Umwelt-Interaktionen—in großem Maßstab zu quantifizieren.
Metabolische Wirt-Pathogen Interaktionen
Infektionen sind eine metabolische Herausforderung: Wirt und Erreger konkurrieren um Nährstoffe für Wachstum und Abwehr. Wir untersuchen, wie die Physiologie beider Akteure Infektionsverläufe beeinflusst. Dazu erfassen und verknüpfen wir biochemische, genetische und phänotypische Daten, um die biochemischen Determinanten von Infektionen und ihre Auswirkungen auf etwa die Wirksamkeit von Antibiotika zu verstehen.
Biomarker & Translation
Infektionen hinterlassen molekulare Signaturen, die Diagnose und Prognose verbessern können. Die Massenspektrometrie erlaubt uns, diese biochemischen Fingerabdrücke - mit Fokus auf Blutstrominfektionen - systematisch zu kartieren. Zudem entwickeln wir rechnergestützte und analytische Ansätze, um Erkenntnisse aus der -omics-Forschung für die Klinik nutzbar zu machen.
Publikationen
C. M. Jakobson#, J. Hartl#, P. Trébulle, M. Mülleder, D. F. Jarosz, M. Ralser, A genome-to-proteome atlas charts natural variants controlling proteome diversity and forecasts their fitness effects, bioRxiv (2024). DOI: 10.1101/2024.10.18.619054 (#joint first authors)
J. Hartl, F. Kurth, K. Kappert, D. Horst, M. Mülleder, G. Hartmann, M. Ralser, Quantitative protein biomarker panels: a path to improved clinical practice through proteomics. EMBO Mol. Med. 15, e16061 (2023). DOI: 10.15252/emmm.202216061
Z. Wang, A. Cryar, O. Lemke, P. Tober-Lau, D. Ludwig, E. T. Helbig, S. Hippenstiel, L.-E. Sander, D. Blake, C. S. Lane, R. L. Sayers, C. Mueller, J. Zeiser, S. Townsend, V. Demichev, M. Mülleder, F. Kurth, E. Sirka#, J. Hartl#, M. Ralser#, A multiplex protein panel assay for severity prediction and outcome prognosis in patients with COVID-19: An observational multi-cohort study. EClinicalMedicine 49, 101495 (2022). DOI: 10.1016/j.eclinm.2022.101495 (#joint senior authors)
J. Vowinckel#, J. Hartl#, H. Marx, M. Kerick, K. Runggatscher, M. A. Keller, M. Mülleder, J. Day, M. Weber, M. Rinnerthaler, J. S. L. Yu, S. K. Aulakh, A. Lehmann, D. Mattanovich, B. Timmermann, N. Zhang, C. D. Dunn, J. I. MacRae, M. Breitenbach, M. Ralser, The metabolic growth limitations of petite cells lacking the mitochondrial genome. Nat Metab 3, 1521–1535 (2021). DOI: 10.1038/s42255-021-00477-6 (#joint first authors)
J. Hartl, P. Kiefer, A. Kaczmarczyk, M. Mittelviefhaus, F. Meyer, T. Vonderach, B. Hattendorf, U. Jenal, J. A. Vorholt, Untargeted metabolomics links glutathione to bacterial cell cycle progression. Nat Metab 2, 153–166 (2020). DOI: 10.1038/s42255-019-0166-0
