Opis projektu
Dynamika białek umożliwiająca podział komórek bakteryjnych
W kontekście coraz powszechniejszego zjawiska oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe konieczne jest poznanie mechanizmu wzrostu i podziału komórek bakteryjnych, aby móc opracowywać nowe, skuteczne antybiotyki. Badanie dynamiki białek w żywych komórkach bakteryjnych okazuje się jednak niezwykle trudne. Finansowany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projekt SELFORGANICELL zakłada zbadanie podziału komórek bakteryjnych poprzez zastosowanie podejścia z zakresu biologii syntetycznej. W pracach tych wykorzystana zostanie biochemia białek i techniki mikroskopii o wysokiej rozdzielczości w celu poznania sieci biochemicznej umożliwiającej podział komórek ze szczególnym uwzględnieniem przestrzennej i czasowej organizacji białek uczestniczących w podziale. Omawiany projekt przyczyni się do zrozumienia złożonych systemów biochemicznych, które dają początek żywym komórkom.
Cel
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.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologybacteriology
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopy
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculeslipids
- natural sciencesmathematicspure mathematicsmathematical analysiscomplex analysis
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
3400 Klosterneuburg
Austria