Projektbeschreibung
Mit Elektronen sehen: Bakterielle Strukturen mit Elektronenkryotomographie beleuchten
Die Strukturbiologie und die Zellbiochemie wurden durch die kryogene Elektronenmikroskopie und die Elektronenkryotomographie revolutioniert. Anhand etablierter Modellsysteme bieten sie bahnbrechende Einblicke in primär durch Hypothesen gestützte, mechanistische Probleme. Das EU-finanzierte Projekt CryoET4Diversity plant die Entwicklung von Methoden der Elektronenkryotomographie, die das Verständnis von Zell-Zell-Interaktionen verbessern sollen, für den Einsatz in der mikrobiellen Ökologie. Das Projekt untersucht die Rolle einzigartiger bakterieller Tubuline in der Symbiose zwischen Bakterium und Wimpertierchen, die Vielzelligkeit magnetotaktischer Bakterien sowie die Vielfalt und Aufgabe kontraktiler Injektionssysteme. CryoET4Diversity befindet sich damit an der Schnittstelle zwischen Struktur- und Evolutionsbiologie. Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Elektronenkryotomographie als ein Instrument zu etablieren, das es der Wissenschaft ermöglicht, zu begreifen, wie sich genetische Variationen in struktureller und funktioneller Vielfalt manifestieren.
Ziel
The cryo-electron microscopy (cryoEM) modalities of single particle analysis and cryo-electron tomography (cryoET) have revolutionized the fields of structural biology and cellular biochemistry, and they enabled groundbreaking insights into primarily hypothesis-driven, mechanistic problems, using well-established model systems. High-throughput sequencing technologies have revolutionized microbial community studies and changed our view of the diversity of life. In order to understand how microbes function and interact with other cells, however, sequencing- and cultivation-based techniques must be complemented with experiments that elucidate phenotypes in situ at the single-cell level.
In Aim 1, we will develop cryoET methods for their application to problems in microbial ecology. We will resolve technical challenges of cryoET application to complex environmental samples, including aspects of sample preparation, data collection, data analysis and data integration.
In Aim 2, we will apply the new methods to outstanding biological questions to advance our understanding of cell-cell interactions. We will study the role of unique bacterial tubulins in a bacterium-ciliate symbiosis, aspects of multicellularity in magnetotactic bacteria, and the diversity and roles of bacterial contractile injection systems.
This project resides at the interface of structural biology/biophysics and environmental/evolutionary biology. We will leverage the power of cryoET to generate three-dimensional images of cells in a frozen-hydrated life-like state, and at macromolecular resolution. The complementation with high-throughput and single-cell approaches from microbial ecology will allow us to make progress on specific biological questions. CryoET offers a new “sense” for the analysis of complex environmental samples. Our efforts will establish cryoET as a discovery tool that enables us to conceive how genetic variations manifest in structural and functional diversity.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Finanzierungsplan
ERC-COG - Consolidator GrantGastgebende Einrichtung
8092 Zuerich
Schweiz