Opis projektu
Mikroskopia o bardzo wysokiej rozdzielczości do badania właściwości subkomórkowych komórek bakteryjnych i mitochondriów
Komórki eukariotyczne mają wielkość kilkudziesięciu mikronów i zawierają organelle, w tym mitochondria, które pochodzą od dawnych endosymbiontów bakteryjnych. Celem finansowanego ze środków UE projektu Piko jest naświetlenie kwestii organizacji i dynamiki cytoplazmy bakteryjnej oraz macierzy mitochondrialnej. Znaną przeszkodą w badaniu wnętrza bakterii i mitochondriów są długości analizowanych obiektów, które są poniżej dyfrakcyjnej granicy rozdzielczości. Naukowcy starają się pokonać te problemy techniczne, stosując wysokowydajną mikroskopię fluorescencyjną o bardzo wysokiej rozdzielczości. Za pomocą nowych mikroskopów w ramach każdego doświadczenia można uchwycić tysiące komórek w bardzo wysokiej rozdzielczości, umożliwiając dynamiczną analizę strukturalną i długoterminowe śledzenie molekularne. Docelowo umożliwi to ilościowe badanie właściwości subkomórkowych pojedynczych komórek bakteryjnych i mitochondriów.
Cel
Bacteria cells appear to be less complex than our own cells -- yet they are better able to survive harsh conditions. Typically ~1 micron in size, they lack motor proteins; thus, they rely on fluctuations for intracellular transport. Bacteria in the environment often face starvation and exist in a non-proliferating quiescent state, which promotes antibiotic resistance and virulence. Entering quiescence, the bacterial cytoplasm displays signatures of the colloidal glass transition, with increasingly slow and heterogeneous diffusion. Also important for fitness during starvation is the formation of storage granules up to hundreds of nanometers in size. The complex state behavior of the bacterial cytoplasm is therefore important for their survival, but the physical nature of each of these processes is poorly understood. Our own cells are typically tens of microns in size and contain organelles including mitochondria, which originated from ancient bacterial endosymbionts. But little is known about the transport properties of the mitochondrial matrix, or how it responds to changes in mitochondrial membrane potential or energy production.
The goal of this project is to elucidate the organization and dynamics of the bacterial cytoplasm and the mitochondrial matrix. A major obstacle to studying the interior of bacteria and mitochondria is the relevant length scales, which lie below the diffraction limit. Furthermore, to observe and quantify their adaptive response, many cells must be measured. Our strategy to overcome both of these technical challenges is to use high-throughput super-resolution fluorescence microscopy. We have developed new microscopes, capable of capturing thousands of super-resolved cells in each experiment. We propose to translate these developments to dynamic structured illumination and long-term molecular tracking. Broadly applicable, this will also enable the quantitative study of the subcellular properties of single bacteria cells or mitochondria.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologybacteriology
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopysuper resolution microscopy
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- engineering and technologymaterials engineering
- medical and health sciencesbasic medicinepharmacology and pharmacydrug resistanceantibiotic resistance
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
1015 Lausanne
Szwajcaria