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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Reconstructing the coordinated self-assembly of a bacterial nanomachine

Description du projet

Comprendre l’auto-assemblage de plusieurs protéines en nanomachines fonctionnelles

Les bactéries se déplacent à l’aide de flagelles, des appendices en forme d’hélice qui permettent un mouvement dirigé vers les nutriments, d’autres substances attractives ainsi que leurs sites d’infection préférés. D’un diamètre d’environ 20 nm, le filament flagellaire est mis en rotation par un moteur situé dans l’enveloppe cellulaire. L’ensemble du flagelle est une nanomachine complexe dans laquelle de multiples protéines forment les anneaux qui ancrent le flagelle dans la membrane, font office de moteur et constituent le filament lui-même. Alors que d’autres études se sont concentrées sur la génétique et la caractérisation des sous-composants, le projet BacNanoMachine, financé par l’UE, prévoit d’améliorer notre compréhension de l’auto-assemblage coordonné de tous les éléments constitutifs des bactéries dans le temps et l’espace. Il fera progresser notre compréhension élémentaire de ces processus et pourrait également avoir des incidences sur la conception rationnelle de nouveaux antibiotiques et de machines moléculaires synthétiques pour diverses applications.

Objectif

Life has evolved diverse protein machines and bacteria provide many fascinating examples. Despite being unicellular organisms of relatively small size, bacteria produce sophisticated nanomachines with a high degree of self-organization. The motility organelle of bacteria, the flagellum, is a prime example of complex bacterial nanomachines. Flagella are by far the most prominent extracellular structures known in bacteria and made through self-assembly of several dozen different kinds of proteins and thus represents an ideal model system to study sub-cellular compartmentalization and self-organization. The flagellum can function as a macromolecular motility machine only if its many building blocks assemble in a coordinated manner. However, previous studies have focused on phenotypic and genetic analyses, or the characterization of isolated sub-components. Crucially, how bacteria orchestrate the many different cellular processes in time and space in order to construct a functional motility organelle remains enigmatic. The present proposal constitutes a comprehensive research program with the aim to obtain a holistic understanding of the underlying principles that allow bacteria to control and coordinate the simultaneous self-assembly processes of several multi-component nanomachines within a single cell. Towards this goal, we will combine for the first time the visualization of the dynamic self-assembly of individual flagella with quantitative single-cell gene expression analyses, re-engineering of the genetic network and biophysical modeling in order to develop a biophysical model of flagella self-assembly. This novel, integrative approach will allow us to move beyond the classical, descriptive characterization of protein complexes towards an engineering-type understanding of the extraordinarily robust and coordinated assembly of a multi-component molecular machine.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-COG

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Institution d’accueil

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 1 934 950,00
Coût total
€ 1 934 950,00

Bénéficiaires (1)