Identifizierung der Gestaltungsgrundlagen der Flagellenbiosynthese während der tiefen stationären Phase in einzelnen Bakterien

• Antragstellerin: Dr. Alina Guse
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460260981

In der Natur verbringen Bakterien nach einem kurzen exponentiellen Wachstum die meiste Zeit in der tiefen stationären Phase (DSP). Die bisherige Forschung konzentrierte sich allerdings überwiegend auf die transiente exponentielle Phase unter optimalen Wachstumsbedingungen und übersieht damit einen wichtigen Aspekt des bakteriellen Verhaltens. Ich interessiere mich für die Charakterisierung des „GASP“ Phänotyps, der einigen Bakterien einen Wachstumsvorteil in der tiefen stationären Phase vermittelt. Frühe Experimente entdeckten, dass GASP-Zellen während der DSP ständig selektiert werden, indem sie zufällige Mutationen erwerben, die einen Wachstumsvorteil gegenüber den ursprünglichen Zellen verleihen. Diese Zellen weisen hochdynamische Transkriptionsprogramme auf und sind keinesfalls statisch. Überraschenderweise wurde der GASP-Phänotyp bisher ausschließlich im Hinblick auf die gesamte Population untersucht, die die Zell-zu-Zell-Variabilität und die zeitlichen Schwankungen des individuellen Zellverhaltens maskiert. Ich schlage daher vor, die Dynamik eines spezifischen Transkriptionsprogramms während der DSP auf der Einzelzellebene zu charakterisieren. Im Cluzel Labor wurden bereits einige GASP-Zellen von Salmonella isoliert, die ein unerwartetes Transkriptionsprogramm einer der prominentesten bakteriellen Organellen, des Flagellums, aufwiesen. Genauer gesagt sind diese Salmonella Mutanten in der Lage, energetisch kostspielige Flagellen auch während der DSP zu synthetisieren, während Wildtyp (WT) Salmonella dazu normalerweise nicht in der Lage sind. Daher vermuten wir, dass die Flagellenbiosynthese bei GASP-Salmonella durch neu erworbene Mutationen umprogrammiert wurde. Diese Umprogrammierung führt zu einer Veränderung der Transkriptionsdynamik des WT-Programms, um die Koexistenz von Flagellensynthese und Bakterienwachstum in der DSP zu ermöglichen. Ich werde hochmoderne Einzelzell- und Genexpressionsanalysen einsetzen, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu entschlüsseln, die es den Bakterien ermöglichen, eine solche Neuprogrammierung zu erreichen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Philippe Cluzel