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Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf Institute of Microbial Cell Biology
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Mitochondria and primary plastids evolved more than 1 billion years ago from free-living bacteria via endosymbiosis. Organelle evolution was accompanied by a massive size reduction of the endosymbiont genome. Thousands of endosymbiont genes were transferred into the host nuclear genome and mechanisms for trafficking nuclear-encoded proteins into the endosymbiont-derived organelle evolved. Providing a multitude of new bioenergetic and biosynthetic abilities to the host, organellogenesis has been one of the most transformative forces during evolution of the eukaryotic cell. However, although the acquisition of mitochondria and plastids has been evolutionary very successful and has had a profound impact on ecosystems on this planet, organellogenesis has remained a very rare event.
Our group is fascinated by the evolutionary processes that enable the merger of two physiologically and genetically very distinct cells. In the resulting chimeric organism, complex interactions between prokaryote-derived organelles and the surrounding eukaryotic cell fine tune organelle metabolism, growth, and division in response to the state of the host cell and environmental factors. Our projects aim at gaining insight into the molecular mechanisms that underlie the formation of a chimeric organism. Due to the ancient origin of mitochondria and plastids, however, it is challenging to reconstruct evolution of the complex interaction networks between host and endosymbiont, based on studies of these organelles. Therefore, we study more recently evolved endosymbiotic systems: the amoeba Paulinella chromatophora, which harbors nascent photosynthetic organelles of cyanobacterial origin that are termed ‘chromatophores’, and the trypanosomatid Angomonas deanei, which harbors the endosymbiotic beta-proteobacterium Candidatus Kinetoplastibacterium crithidii.
Our research addresses the following key questions:
- To what extent resemble bacterial endosymbionts early eukaryotic cell organelles?
- How readily do bacterial symbionts become dependent on the import of host-encoded proteins and what are the functions of these imported proteins?
- Through which pathways can cytoplasmically-synthesized proteins traffic into the endosymbiont (or endosymbiont-derived organelle)?
- Are some of these mechanisms conserved across eukaryotic phyla?
- What is the role of the association of the endosymbiont with specific host cell compartments for the metabolic integration of the endosymbiont?
- These questions are addressed by phylogenetic, molecular, biophysical, structural, and protein biochemical approaches.
Wir bieten unseren Mitarbeitern
Our group is an enthusiastic team of cell and evolutionary biologists who investigate the evolutionary transition from bacterial endosymbionts to
eukaryotic organelles. We are eager to understand the interactions of protists with permanent bacterial endosymbionts on a mechanistic level. To
this end, we combine an array of state-of-the-art omics technologies with a strong focus on detailed molecular biological and protein biochemical
experimentation to test omics-derived hypotheses. As model systems we established the photosynthetic amoeba Paulinella chromatophora and the
symbiont-harboring trypanosomatid Angomonas deanei (plus relatives) in the lab. During the past years, we have gained fascinating insights into the
process of organellogenesis and developed novel tools to dissect the biology of host/symbiont interactions (see e.g., Singer et al. (2017) Curr Biol.
doi: 10.1016/j.cub.2017.08.010.; Morales et al. (2023) Curr Biol. doi: 10.1016/j.cub.2022.11.020.; Sørensen et al. (2024) FEBS J. doi:
10.1111/febs.17356; Maurya et al. (2025) Science Adv. doi: 10.1126/sciadv.adp8518; Klimenko et al. (2025) Plant Phys. doi: 10.1093/plphys/kiaf504).
To support the research of the group, we are seeking a highly motivated Postdoctoral Researcher. The successful candidate will work on a current
project central to our research questions (that can partially be shaped by the interests and strengths of the successful candidate).
eukaryotic organelles. We are eager to understand the interactions of protists with permanent bacterial endosymbionts on a mechanistic level. To
this end, we combine an array of state-of-the-art omics technologies with a strong focus on detailed molecular biological and protein biochemical
experimentation to test omics-derived hypotheses. As model systems we established the photosynthetic amoeba Paulinella chromatophora and the
symbiont-harboring trypanosomatid Angomonas deanei (plus relatives) in the lab. During the past years, we have gained fascinating insights into the
process of organellogenesis and developed novel tools to dissect the biology of host/symbiont interactions (see e.g., Singer et al. (2017) Curr Biol.
doi: 10.1016/j.cub.2017.08.010.; Morales et al. (2023) Curr Biol. doi: 10.1016/j.cub.2022.11.020.; Sørensen et al. (2024) FEBS J. doi:
10.1111/febs.17356; Maurya et al. (2025) Science Adv. doi: 10.1126/sciadv.adp8518; Klimenko et al. (2025) Plant Phys. doi: 10.1093/plphys/kiaf504).
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Die Heinrich-Heine-Universität vertritt das Prinzip der „Exzellenz durch Vielfalt“. Sie hat die „Charta der Vielfalt“ unterzeichnet und erfolgreich am
Audit „Vielfalt gestalten“ des Stifterverbandes teilgenommen. Sie ist als familiengerechte Hochschule zertifiziert und hat den HR Excellence in
Research Award der Europäischen Union erhalten.
Bewerbungen von Menschen aller Geschlechter sind ausdrücklich erwünscht. Bewerbungen von Frauen werden nach Maßgabe des
Landesgleichstellungsgesetzes bevorzugt berücksichtigt. Die Bewerbung schwerbehinderter und ihnen gleichgestellter behinderter Menschen ist
ebenso erwünscht. Zur Berücksichtigung einer Schwerbehinderung oder Gleichstellung weisen Sie diese bitte durch geeignete Unterlagen nach.
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