Molekularer Mechanismus hoher Krafterzeugung durch bakterielle Pili

• Antragstellerin: Professorin Dr. Berenike Maier
• Fachliche Zuordnung: Biophysik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 158987927

Die Entwicklung von bakteriellen Biofilmen ähnelt der eukaryotischen Entwicklung in verschiedener Hinsicht. Es wurde gezeigt, dass mechanische Kräfte die Architektur des Gewebes von Embryonen mitbestimmen. Jedoch ist wenig über die Rolle mechanischer Kräfte bei der Biofilm-Bildung bekannt. In diesem Projekt werden wir den Typ IV Pilus (T4P) von Neissiera gonorrhoeae als Modell benutzen, um die Kraftentwicklung zwischen Bakterien zu kontrollieren. Während der ersten Förderphase haben wir eine Reihe bakterieller Mutanten generiert, die unterschiedlich hohe Kräfte erzeugen. In Zukunft werden wir diese benutzen, um die Frage zu untersuchen, wie die Wechselwirkungskräfte zwischen Zellen lokale Mikrostruktur inklusive der radialen Verteilungsfunktion beeinflussen. Der Einfluß dieser Kräfte auf die rheologischen Eigenschaften des Biofilms soll als Funktion des Biofilm-Alters untersucht werden. Umgekehrt ist es wahrscheinlich, dass Zell-Zell Kontakte und das Entwicklungsstadium dem Biofilms die Krafterzeugung durch die Bakterien beeinflussen. Diese Hypothese wird getestet, indem die Verteilung und Bindungskinetik der Pilus-Retraktions-ATPase PilT und dessen Antagonisten PilF mittels PALM und Einzelmolekül-Tracking charakterisiert werden. Es ist wahrscheinlich, dass die lokale Struktur des Biofilms die Diffusion von Nährstoffen und Sauerstoff, aber auch die von antimikrobiellen Stoffen beeinflusst. Unser langfristiges Ziel wird es sein herauszufinden, wie die zellulären Interaktionskräfte die Fitness der Bakterien innerhalb des Biofilms beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen