Projektbeschreibung
Zellteilung: biophysikalische Erkenntnisse über das Größengespür von Zellen
Die einzelnen Phasen des Zellzyklus werden von verschiedenen biochemischen Schaltern gesteuert, aber auch von der Größe. Allerdings ist der genaue Mechanismus, mit dem Zellen spüren, dass sie groß genug sind, um sich zu replizieren, weitgehend ungeklärt. Das EU-finanzierte Projekt BIGGER wird die intrazellulären biophysikalischen Zusammenhänge bei Tausenden genetisch unterschiedlichen Bakterienstämmen bis auf das einzelne Molekül genau untersuchen, um mechanistische und strukturelle Erkenntnisse über den Zellzyklus von Bakterien zu gewinnen. Das Forschungsteam wird die dynamische, dreidimensionale Konformation von Chromatin und die Replikationsgabeln im Lebenszyklus von Escherichia coli nachverfolgen. Anhand der Projektergebnisse wird die Rolle einzelner Genprodukte bei der Initiierung von Replikation und Zellteilung deutlich werden.
Ziel
In this project, we will develop and use technology that combines synthetic genomics and live-cell imaging. These methods make it possible to study the intracellular biophysics at single-molecule detail in thousands of genetically different bacterial strains in parallel. Our approach is based on in situ genotyping of a barcoded strain library after phenotyping has been performed by live-cell imaging. Within the scope of the proposed project, the new technology will be used to solve mechanistic and structural questions of the bacterial cell cycle.
To this end, we will explore two parallel but complementary applications. In the first application, we will determine the dynamic 3D structure of the E. coli chromosome at 1kb resolution throughout the cell cycle. The structure determination can be seen as a live-cell version of chromatin conformation capture, where we will follow the 3D distances of 10 000 pairs of chromosomal loci over the cell cycle at high resolution. In the second application, we will make a complete CRISPRi knockdown strain library where we can follow the replication forks of the E. coli chromosome and septum formation over the cell cycle in individual cells. Using this strategy, we will resolve how individual gene products contribute to the cell-to-cell accuracy in replication initiation and cell division. In particular, this approach allows us to address the challenging question of size sensing at replication initiation. How the cell can decide that it is large enough to initiate replication is still an open question despite decades of investigations.
The general principles for high-end imaging of pool-synthesized cell libraries have nearly unlimited applications throughout cell biology. The specific applications explored in this project will take the understanding of the bacterial cell cycle to a new level and answer general questions about the chromosomal organization and cell size sensing.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
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Finanzierungsplan
ERC-ADG - Advanced GrantGastgebende Einrichtung
751 05 Uppsala
Schweden