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Self-Organization of the Bacterial Cell

Descrizione del progetto

Dinamiche delle proteine alla base della divisione cellulare batterica

Alla luce della crescente diffusione della resistenza agli antibiotici, la comprensione del meccanismo di crescita e divisione delle cellule batteriche è fondamentale per lo sviluppo di nuovi ed efficaci antibiotici. Lo studio della dinamica delle proteine nelle cellule batteriche vive si è però rivelato impegnativo. Il progetto SELFORGANICELL, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, si propone di studiare la divisione cellulare batterica utilizzando un approccio di biologia sintetica. Utilizzando tecniche di biochimica delle proteine e di microscopia ad alta risoluzione per decifrare la rete biochimica alla base della divisione cellulare, la ricerca si concentrerà sull’organizzazione spaziale e temporale delle proteine della divisione cellulare. Nel complesso, il progetto migliorerà la nostra comprensione dei complessi sistemi biochimici che danno origine alle cellule viventi.

Obiettivo

One of the most remarkable features of biological systems is their ability to self-organize in space and time. Even a relatively simple cell like the bacterium Escherichia coli has a precisely regulated cellular anatomy, which emerges from dynamic interactions between proteins and the cell membrane. Self-organization allows the cell to perform extremely challenging tasks. For example, for cell division, more than ten different proteins assemble into a complex, yet highly dynamic machine, which controls the invagination of the cell while constantly remodeling itself. Although the individual components involved have been largely identified, how they act together to accomplish this challenge is not understood. It has become clear that sophisticated biochemical networks give rise to intracellular organization, but we have yet to uncover the underlying mechanistic principles.
In this research proposal, I aim to develop a detailed mechanistic understanding of the self-organizing, emergent properties of the cell. To this end, my research group will develop novel in vitro reconstitution experiments combined with high-resolution fluorescence microscopy and theoretical modeling. Following this “bottom-up” approach, we will quantitatively analyze collective protein dynamics and emergent mechanochemical properties of the bacterial cell division machinery. I aim to answer the following fundamental questions:
1) What is the biochemical network giving rise to the dynamic assembly of the divisome?
2) How do the components of the divisome interact to generate force?
3) How do peptidoglycan synthases build the cell wall?
By comparing protein dynamics in vitro with those measured in vivo, we will provide a link between molecular properties and the processes found in the living cell. This project will not only improve our understanding of the bacterial cell, but also open new research avenues for eukaryotic cell biology, synthetic biology and biophysics.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Contribution nette de l'UE
€ 1 496 686,99
Indirizzo
Am Campus 1
3400 Klosterneuburg
Austria

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Regione
Ostösterreich Niederösterreich Wiener Umland/Nordteil
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 496 686,99

Beneficiari (1)