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Nanomechanical intervention of bacterial mechanotransduction

Projektbeschreibung

Bakterien unter Druck: Führen Bruchpunkte zu neuen Therapien?

Die zelluläre Signaltransduktion funktioniert nicht nur über Chemikalien wie etwa Hormone im Blutkreislauf oder elektrische Ströme wie im Fall des Nervensystems. Auch die Mechanotransduktion, d. h. die Umwandlung mechanischer Kräfte in biochemische Signale, spielt bei der Steuerung zellulärer Funktionen einschließlich der Proliferation, Differenzierung und Migration eine entscheidende Rolle. Dieser Prozess wurde bisher hauptsächlich in eukaryotischen Zellen untersucht, während über die Funktionsweise der Mechanotransduktion in Bakterien nur wenig bekannt ist. Dieser Signalweg könnte neue Angriffspunkte für Therapien zu bieten haben. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt NIOBMT untersucht die mechanische Stabilität eines häufigen menschlichen Krankheitserregers und ist Möglichkeiten auf der Spur, um dessen Mechanotransduktionssignalweg unterbrechen zu können.

Ziel

Mechanical force is a ubiquitous perturbation that operates at all levels of life, from single molecules to organs. At the tissue level, cells are constantly exposed to forces exerted by their surrounding environment—body fluids, neighboring cells, or the extracellular matrix. The process by which cells sense and convert physical stimuli into a biochemical signal is known as mechanotransduction. When mechanical forces reach the nucleus, they can activate several force-induced transcriptional pathways that control cell functionality. The failure of these pathways has been linked to several human pathologies, such as cancer. While most of our knowledge in mechanobiology is focused on mammalian cells, comparatively little is known on how prokaryotes detect, interpret, and generate a response to physical inputs. Understanding how bacteria sense mechanical forces and how these signals are integrated to promote colonization, biofilm formation, or virulence development is crucial to develop therapeutic strategies that target the pathogenesis onset. Here we propose a cross-scale approach that first employs single-molecule force spectroscopy techniques to study in vitro the dynamics under force of PilY1 —from the Gram-negative opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa— and how antibody binding affects its mechanical stability. Our goal is to implement a molecular-based strategy that disrupts the PilY-triggered mechanotransduction pathway, which we will probe at the cellular level. Using a combination of optical microscopy and single-cell mechanical techniques, we will monitor in vivo the downstream events that lead to the expression of genes that promote virulence after PilY1 mechanical stimulation in the absence and presence of antibodies that disrupt the activity of this protein.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2020

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Koordinator

KING'S COLLEGE LONDON
Netto-EU-Beitrag
€ 212 933,76
Adresse
STRAND
WC2R 2LS London
Vereinigtes Königreich
Region
London Inner London — West Westminster
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 212 933,76