Dr. Anna Heintz-Buschart

Kontakt / Adresse


Dr. Anna Heintz-Buschart
Wissenschaftliche Mitarbeiterin


Department Bodenökologie
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ
Theodor-Lieser-Str. 4 | 06120 Halle/Saale


Bioinformatics Unit
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig


Anna Heintz-Buschart
iDiv Logo

Aktuelle Forschungsinteressen

“Omics” und bioinformatische Methoden für die integrative Analyse mikrobieller Gemeinschaften
Konzept Mikrobiom Die Genome von Mikroorganismen in Gemeinschaften werden durch die Wechselbeziehungen mit Verwandten (der selben Population), mit anderen Mikroorganismen und mit der Umwelt geformt. Dazu gehören auch Wechselbeziehungen zu mehrzelligen Wirtsorganismen, deren Genome, Immunsysteme, Stoffwechsel und Lebenstile besitmmen, welchen Nährstoffen, potenziell anti-mikrobiellen Fremdstoffen und anderen Mikroorganismen die mikrobielle Gemeinschaft ausgesetzt ist.

Mikrobielle Gemeinschaften spielen eine wichtige Rolle in Stoffkreisläufen und Energieflüssen, und sie gehen enge Wechselbeziehungen mit Makroorganismen ein. Diese Verbindungen sind von grundlegender Wichtigkeit für die meisten natürlichen und landwirtschaftlichen Ökosysteme und auch für die menschliche Gesundheit. Allerdings ist über die Abläufe, die zum Zusammenkommen und Erhalt dieser Interaktionen führen, bislang vieles nicht bekannt.

Modernste “omics” Technologien, wie die Metagenomik, Metatranskriptomik, Metaproteomik und Metabolomik können Fragen an Proben von mikrobiellen Gemeinschaften beantworten, z.B.: welche Mikroorganismen sind präsent? was ist ihr funktionelles Potenzial, das heißt, welche Gene besitzen ihre Genome? welche dieser Gene werden exprimiert - in der ganzen mikrobiellen Gemeinschaft oder von spezifischen Mitgliedern, und wenn ja von welchen? welche Enzyme, welche Stoffwechselprodukte, und was für Proteinstrukturen sind zu finden? das heißt, was tun die Mikroben gerade? Die Antworten auf diese Fragen tragen zu tieferen Einsichten in die Fähigkeiten und Wechselwirkungen innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaften und auch in deren Einfluss auf Wirtsorganismen bei. Allerdings sind all diese Antworten “versteckt” in großen Datensätzen. Ich beschäftige mich damit, biologische Interpretationen zu ermöglichen und verwende dafür bioinformatische Ansätze. Diese Ansätze werden für jedes Projekt angepasst oder entwickelt, sodass die jeweils bedeutenden Daten extrahiert werden.

Multiomics Integration Heintz-Buschart et al Integrierte Analyse metagenomischer, metatranskriptomischer und metaproteomischer Daten des Darmmikrobioms, sowie der menschlichen Genome (publiziert in Heintz-Buschart et al. 2016).
Neben der Prozessierung verschiedener “omics” Datensätze ist die Integration verschiedener Ebenen wichtig. Dafür werden Datenbanken sowie statistische Methoden benötigt. Andererseits ergeben sich aus multiplen “omics” Ebenen Synergien, da Informationen von einer Ebene zur besseren Messbarkeit oder Interpretation auf anderen Ebenen beitragen. Schließlich können durch bioinformatische Methoden Kontexte und Bezüge hergestellt werden, die zusammen mit Visualisierungen bei der Beantwortung biologischer Fragestellungen helfen. 

Stoffwechsel Modul mit Multiomics Heintz-Buschart Darstellung eines differenziell exprimierten Stoffwechselmoduls mit den relative Veränderungen in der Genexpression (Kennzeichnungsfarbe) und der Identität der Mikroorganismen, die zu den Transkripten (großes Netzwerk links) und Enzymen (kleineres Netzwerk rechts) im Darmmikrobiom einer Person beitragen (publiziert in Heintz-Buschart et al. 2016).



Lebenslauf

seit
September 2017

Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Helmholtz Zentrum für Umweltforschung, Halle - Abteilung Bodenökologie
Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig - Bioinformatics Unit
Bioinformatik and Statistik für Metagenomik und funktionale (Meta-)omics:

  • Methodenentwiklung für Multi-omics mikrobieller Gemeinschaften zur Analyse der Struktur und Funktion mikrobieller Gemeinschaften.
  • Integration von physiologischen und Umweltparametern mit mikrobiellen Censusdaten.

2012 - 2017

Postdoc
Luxembourg Centre for Systems Biomedicine, Luxembourg - Arbeitsgruppe Eco-Systems Biology
Multi-omics-Analysen gemischter mikrobieller Gemeinschaften:

  • statistische und ökologische Analysen der Struktur und Funktion mikrobieller Gemeinschaften im menschlichen Mikrobiom und im Belebtschlamm.
  • bioinformatische Methodenentwicklung zur Integration von Multi-omics-Daten aus Next-Generation Sequenzierungen und Massenspektrometrie.
  • Entwicklung und Leitung eines automatisierten Robotersystems zu Extraktion von Biomolekülen.

2011 - 2012

Postdoc
Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig - Projektgruppe Biologische Systemanalyse
Interaktion von Zellen des angeborenen Immunsystems mit Candida albicans:

  • Modellierung und experimentelle Bewertung von Signaltransduktions- und Genregulationsnetzwerken.
  • Analyse von Transkriptomdaten.

2008 - 2011

Doktorarbeit
Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig - Projektgruppe Biologische Systemanalyse
Titel: "Wirkstoffsuche in Candida albicans: Etablierung neuer Screenings und Untersuchung der Wirkung antimykotischen Substanzen"

2002 - 2008

Diplom in Biologie
Universität Bremen
Hauptfach Mikrobiologie, Nebenfächer Botanik und Zellbiologie - Diplomarbeit: "Untersuchung der bakteriellen und pflanzlichen Genexpression in der Interaktion von Azoarcus sp. strain BH72 und Reis"


ausgewählte Publikationen

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, C. Bellora, A. Krishna, L. Wampach, J.G. Schneider, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes (2016): Integrated multi-omics of the human gut microbiome in a case study of familial type 1 diabetes. Nat. Microbiol. 2: 16180. Erratum in Nat. Microbiol. 2: 16227

H. Roume*, A. Heintz-Buschart*, E.E.L. Muller, P. May, V.P. Satagopam, C.C. Laczny, S. Narayanasamy, L.A. Lebrun, M.R. Hoopmann, J.M. Schupp, J.D. Gillece, N.D, Hicks, D.M. Engelthaler, T. Sauter, P.S. Keim, R.L. Moritz, P. Wilmes (2015). Comparative integrated omics: identification of key functionalities in microbial community-wide metabolic networks. NPJ Biofilms Microbiomes 1: 15007.

Komplette Publikationsliste

A. Heintz-Buschart, U. Pandey, T. Wicke, A. Janzen, E. Sittig-Wiegand, C. Trenkwalder, W.H. Oertel, B. Mollenhauer, P. Wilmes (2017): The nasal and gastrointestinal microbiome in Parkinson’s disease and idiopathic REM sleep behavior disorder. Movement Disorders 6: e28032–11.

A. Kaysen, A. Heintz-Buschart, E.E.L. Muller, S. Narayanasamy, L. Wampach, C.C. Laczny, K. Franke, J. Bittenbring, J.G. Schneider, P. Wilmes (2017): Integrated meta-omic analyses of the gastrointestinal tract microbiome in patients undergoing allogeneic stem cell transplantation. Translational Research 186: 79-94.

L. Wampach, A. Heintz-Buschart, A. Hogan, E.E.L. Muller, S. Narayanasamy, C.C. Laczny, L.W. Hugerth, L. Bindl, J. Bottu, A.F. Andersson, C. de Beaufort, P. Wilmes (2017): The dynamics of archaea, bacteria and microeukaryotes within the human gastrointestinal microbiome during the first year of life according to birth mode. Frontiers in Microbiology 2: 738.

S. Narayanasamy, Y. Jarosz, E.E.L. Muller, A. Heintz-Buschart, M. Herold, A. Kaysen, C.C. Laczny, N. Pinel, P. May, P. Wilmes: IMP: a reproducible pipeline for reference-independent integrated metagenomic and metatranscriptomic analyses. Genome Biol. 17: 260.

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, C. Bellora, A. Krishna, L. Wampach, J.G. Schneider, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes (2016): Integrated multi-omics of the human gut microbiome in a case study of familial type 1 diabetes. Nat. Microbiol. 2: 16180. Erratum in Nat. Microbiol. 2: 16227.

C.C. Laczny, E.E.L. Muller, A. Heintz-Buschart, M. Herold, L.A. Lebrun, A. Hogan, P. May, C. de Beaufort, P. Wilmes (2016): Identification, recovery, and refinement of hitherto undescribed population-level genomes from the human gastrointestinal tract. Front. Microbiol. 7: 884.

S. Cui, R.Y. Hassan, A. Heintz-Buschart, U. Bilitewski (2016): Regulation of Candida albicans interaction with macrophages through the activation of HOG pathway by genistein. Molecules 21: E162.

H. Roume*, A. Heintz-Buschart*, E.E.L. Muller, P. May, V.P. Satagopam, C.C. Laczny, S. Narayanasamy, L.A. Lebrun, M.R. Hoopmann, J.M. Schupp, J.D. Gillece, N.D, Hicks, D.M. Engelthaler, T. Sauter, P.S. Keim, R.L. Moritz, P. Wilmes (2015). Comparative integrated omics: identification of key functionalities in microbial community-wide metabolic networks. NPJ Biofilms Microbiomes 1: 15007.

X. Chen, L. Miché, S. Sachs, Q. Wang, A. Buschart, H. Yang, C. Vera Cruz, B. Reinhold-Hurek, T. Hurek, (2015): Rice responds to endophytic colonization which is independent of the common symbiotic signaling pathway. New Phytol. 208: 531--43.

C. Mathay, G. Hamot, E. Henry, L. Georges, C. Bellora, L. Lebrun, B. de Witt, W. Ammerlaan, A. Buschart, P. Wilmes, F. Betsou (2015): Method optimization for fecal sample collection and fecal DNA extraction. Biopreserv. Biobank. 13: 79--93.

A. Ghosal, B.B. Upadhyaya, J.V. Fritz, A. Heintz-Buschart, M.S. Desai, D. Yusuf, D. Huang, A. Baumuratov, K. Wang, D. Galas, P. Wilmes (2015): The extracellular RNA complement of Escherichia coli. Microbiologyopen doi: 10.1002/mbo3.235.

E.E.L. Muller, N. Pinel, C.C. Laczny, M.R. Hoopmann, S. Narayanasamy, L.A. Lebrun, H. Roume, J. Lin, P. May, N.D. Hicks, A. Heintz-Buschart, L. Wampach, C.M. Liu, L.B. Price, J.D. Gillece, C. Guignard, J.M. Schupp, N. Vlassis, N.S. Baliga, R.L. Moritz, P.S. Keim, P. Wilmes (2014): Community-integrated omics links dominance of a microbial generalist to fine-tuned resource usage. Nat. Commun. 26: 5603.

H. Roume, A. Heintz-Buschart, E.E.L. Muller, P. Wilmes (2013): Sequential isolation of metabolites, RNA, DNA, and proteins from the same unique sample. Methods Enzymol. 531: 219--36.

A. Heintz-Buschart, H. Eickhoff, E. Hohn, U. Bilitewski (2013): Identification of inhibitors of yeast-to-hyphae transition in Candida albicans by a reporter screening assay. J. Biotechnol. 164: 137--42.

A. Buschart, A. Burakowska, U. Bilitewski (2012): The fungicide fludioxonil antagonizes fluconazole activity in the human fungal pathogen Candida albicans. J. Med. Microbiol. 61: 1696--703.

A. Buschart*, K. Gremmer*, M. El-Mowafy, J. van den Heuvel, P.P. Müller, U. Bilitewski (2012): A novel functional assay for inhibitors of fungal histidine kinases type III reveals the role of HAMP domains for fungicide sensitivity. J. Biotechnol. 157: 268--77.

A. Buschart*, S. Sachs*, X. Chen, J. Herglotz, A. Krause, B. Reinhold-Hurek (2012): Flagella mediate endophytic competence rather than act as MAMPS in rice-Azoarcus sp. strain BH72 interaction. Mol. Plant. Microbe Interact. 25: 191--9.

J.V. Fritz, A. Heintz-Buschart, A. Ghosal, L. Wampach, A. Etheridge, D. Galas, P. Wilmes (2016): Sources and functions of extracellular small RNAs in human circulation. Ann. Rev. Nutr. 36: 301--36.

P. Wilmes, A. Heintz-Buschart, P.L. Bond (2015): A decade of metaproteomics: where we stand and what the future holds. Proteomics 15: 3409--17.


Konferenzbeiträge

Beeinflusst das Mikrobiom den Typ 1-Diabetes? 12. Karl-Stolte-Seminar zur Pädiatrischen Diabetologie, Hannover, 2016.

The role of the microbiome in the pathogenesis of type 1 diabetes - what do we know? ISPAD & APEG conference 2015, Brisbane, Australien, 2015.

Integrating multi-omics for analyses of microbial communities, from the human gut to the wastewater treatment plant. Queensland University, Australien, 2015.

Beitrag der mikrobiellen Ökologie zur Abwasserbehandlung. 35. Assistententreffen der Siedlungswasserwirtschaft, Luxembourg, 2014.

A. Heintz-Buschart, B. Rommes, P. Wilmes, P. May. Functional analyses of the coding and non-coding metatranscriptome of the human gut microbiome. Prokagenomics, Göttingen, 2017.

A. Heintz-Buschart, P. May, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integration of multi-omics data of the human microbiome. IUMS – Bacteriology and Applied Microbiology Conference, Singapur, 2017.

A. Heintz-Buschart. How to know what your microbiome is doing for you. 1st Luxembourg Microbiology Day, Dudelange, Luxembourg, 2017 (Preis für den besten Vortrag).

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, C. Bellora, A. Krishna, L. Wampach, J.G. Schneider, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integrated multi-omic analysis of the human gastrointestinal microbiome in familial type 1 diabetes. ICAN symposium, Paris, Frankreich, 2016 (Preis für den besten Vortrag).

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, C. Bellora, A. Krishna, L. Wampach, J.G. Schneider, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integrated multi-omic analysis of the human gastrointestinal microbiome in familial type 1 diabetes. de.nbi conference Bioinfomatics in Health and Disease, Heidelberg, 2016.

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, C. Bellora, A. Krishna, L. Wampach, J.G. Schneider, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integrated multi-omic analysis of the human gastrointestinal microbiome in familial type 1 diabetes. ISME 16, Montréal, Canada, 2016.

C. Bebek, A. Heintz-Buschart, S. Makhali, C. Schließler, T. Schröpfer, A, Seitz, J. Holkenbrink. C COPY A, ENCRYPTED. The Power of/in Academia: Critical Interventions in Production an Society, Frankfurt (Main), 2015.

A. Heintz-Buschart, E.E.L. Muller, B. Lange, B. Mollenhauer, W.H. Oertel, P. Wilmes. Characterization of the gastrointestinal microbiome in patients with REM-sleep behaviour disorder and newly diagnosed Parkinson’s disease. 2nd International PD symposium, Munsbach, Luxembourg, 2014.

A. Buschart, U. Bilitewski. Novel targets for antifungals in Candida albicans. Status Workshop of subject group Eukaryotic Pathogens of the DGHM, Düsseldorf, 2011.

A. Buschart, K. Gremmer, R. Geffers, J. van den Heuvel, P.P. Müller, U. Bilitewski. Functional analysis of Candida albicans Nik1p in Saccharomyces cerevisiae. Joint conference of VAAM und DGHM, Hannover, 2010.

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, L. Wampach, A. Hogan, J.G. Schneider, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integrated omic analyses of microbial communities and populations in the human gut. EMBL conference - The Human Microbiome, Heidelberg, 2015 (Poster und flash talk).

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, L. Wampach, A. Hogan, J.G. Schneider, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integrated omics analyses of the human gut microbiome in a multiplex family study of type 1 diabetes mellitus. IHMC 2015, Luxembourg, 2015.

A. Heintz-Buschart, E.E.L. Muller, B. Lange, B. Mollenhauer, W.H. Oertel, P. Wilmes. Characterization of the gastrointestinal microbiome in patients with REM-sleep behaviour disorder and newly diagnosed Parkinson’s disease. 2nd European Conference of Microbiology and Immunology, Berlin, 2014.

A. Heintz-Buschart, P. May, C.C. Laczny, L.A. Lebrun, L. Wampach, J.G. Schneider, A. Hogan, P. Wilmes, C. de Beaufort. Integrated Omic Analyses of the Human Gut Microbiome in a Multiplex Family Study of Type 1 Diabetes Mellitus. EMBO|EMBL Symposium: Translating Diabetes, Heidelberg, 2014.

A. Heintz-Buschart, P. May, L.A. Lebrun, J.Y. Ferrand, J.-P. Trezzi, S. Collignon, L. Wampach, E. Glaab, C.C. Laczny, A. Kaysen, J.G. Schneider, K. Schneider, A. Hogan, C. de Beaufort, P. Wilmes. Integrated Meta-omic Analyses of the Microbiome in the Luxembourg-based Family Study into Diabetes Mellitus. 3rd Luxembourgish Nutrition Conference, Luxembourg, 2013 (Poster Preis).

A. Buschart, S. Cui, R.Y.A. Hassan, A. Burakowska, M. Suarez Diez, U. Bilitewski. Interplay of metabolism and regulation of cell wall structure in Candida albicans - Inhibitors of ubiquinol - cytochrome c reductase. European Conference on Fungal Genomics 11, Marburg, 2012.

A. Buschart, A. Burakowska, U. Bilitewski: Induction of the ABC-transporters Cdr1p and Cdr2p and resistance to fluconazoleby the fungicide fludioxonil in Candida albicans. European Conference on Fungal Genomics 11, Marburg, 2012.

A. Buschart, K. Gremmer, R. Geffers, F. Sasse, J. van den Heuvel, P.P. Müller, U. Bilitewski. Fungicides activate the osmotic stress response network in S. cerevisiae via the Candida albicans histidine kinase Nik1p. International Mycological Conference 9, Edinburgh, UK, 2010.