Analysen bakterieller Zellprozesse mit Hochdurchsatz-Mikroskopie
Zelluläre Prozesse wie Morphogenese, Zellteilung und Chromosomendynamik sind streng reguliert und aufeinander abgestimmt und bei der Synthese verschiedener Moleküle oder Metaboliten abhängig von der Nährstoffzufuhr. Das Projekt METASENSORS untersuchten am Modellbakterium B. subtilis, wie diese wichtigen zellulären Prozesse reguliert werden und in welchem Zusammenhang sie mit dem Stoffwechsel stehen. Schwerpunkt war die Rolle der Intramembranprotease GluP, die offenbar Einfluss auf den Kohlenstoffmetabolismus, die zelluläre Energieproduktion und auch die Zellteilung hat. Wie sich herausstellte, ist GluP Teil eines komplexen Abbaumechanismus bei Membranproteinen und an der Homöostase des intrazellulären pH-Wertes beteiligt. Für die Analyse metabolischer Sensoren wurden B. subtilis-Mutanten unter verschiedenen metabolischen Bedingungen gescreent, um veränderte zelluläre Reaktionen aufzufinden. Hierfür wurde ein fluoreszenz-basiertes Hochdurchsatz-Screening-System entwickelt, das Bildgebung in hoher Auflösung ermöglicht. Mit der Methode können viele Zellparameter gleichzeitig analysiert werden, u.a. auch Morphogenese und Häufigkeit der Zellteilung. So wurden fünf neue Proteine identifiziert, die an Morphogenese, Zellteilung oder Chromosomendynamik beteiligt sind, u.a. ein mögliches Stoffwechselsensorprotein, das für die Bildung des Chromosomenendes und die Vermehrung bei verlangsamtem Stoffwechsel benötigt wird. Zudem wurde belegt, dass das Protein CmmB als Kofaktor für die lebenswichtige Zellwandsynthese fungiert. METASENSORS liefert damit neue Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Stoffwechsel und zellulären Prozessen und erweitert den Kenntnisstand zu bakteriellen Funktionen, was die Entwicklung wirksamerer antibakterieller Wirkstoffe beschleunigen wird.
Schlüsselbegriffe
Bakterien, metabolische Sensoren, Stoffwechsel, zelluläre Prozesse, Bacillus subtilis, Hochdurchsatz, Mikroskopie, Einzelzelle
