Logo: to the web site of Uppsala University

uu.sePublications from Uppsala University
EnglishSvenskaNorsk
Change search
ExportLink to record
Permanent link

Direct link
BETA

Project

Project type/Form of grant
Project grant
Title [sv]
Den gåtfulla kontrollen av bakteriens replikationsinitiering - nya metoder för att hitta den saknade pusselbiten.
Title [en]
The mystery of bacterial replication initiation control - new methods to find the missing piece of the puzzle
Abstract [sv]
I det myller av kemiska reaktioner som ständigt sker inuti en bakterie måste tillväxt och delning koordineras in i minsta detalj. En E. coli som lever under optimala förhållanden delar sig ungefär var tjugonde minut, men bakterien behöver samtidigt nästan 40 minuter för att kopiera sitt DNA. Lösningen är att påbörja kopieringen i en tidigare generation, så att cellen har mer än en kopia av sitt DNA när den just har delat sig. Men det är livsviktigt att antalet kopieringar och antalet celldelningar alltid är lika många, annars riskerar cellen att förlora genetiskt material, alternativt att ackumulera DNA med lika förödande konsekvenser.  Trots att koordineringen mellan DNA-kopiering och celldelning är en grundläggande biologisk process har vetenskapen misslyckats med att reda ut hur det fungerar i nästan ett halvt sekel. Många modeller har presenterats, men hittills kan ingen av dem förklara alla observationer, vilket är kravet för att en modell ska vara trovärdig. Genom systematiska experiment har vi motbevisat samtliga modeller utom en, men för att den ska vara komplett saknas en viktig del. Vi ska nu försöka hitta den sista puzzelbiten. Problemet är bara att vi inte vet vad vi letar efter - det kan vara ett protein, en aminosyra, en DNA-sekvens eller något helt annat. Hur hittar man en nål i en levande höstack? Vad det än är för typ av element vi söker måste det kodas i genomet. Vi kommer därför att skapa ett bibliotek av hundratusentals celler som alla har olika slumpmässiga mutationer i sitt DNA och undersöka vilka av dessa som har problem att reglera sin cellcykel. Att göra detta en bakteriestam i taget skulle ta ett halvt sekel till, men som tur är har vi hjälp av moderna genetiska verktyg och ett mikroflödssystem där vi kan titta på alla mutanter på samma gång. När vi hittat det vi söker kan vi isolera cellerna med hjälp av en optisk pincett. Genom att läsa av den genetiska koden kan vi sedan, förhoppningsvis, identifiera den saknade puzzelbiten.
Abstract [en]
For the past half-century, several models have been suggested to explain how bacteria can determine their size to trigger replication at a constant volume per chromosome irrespective of growth rate. The most promising model so far is based on titration of the key initiator DnaA. However, a recent study from my lab falsifies this scheme. A model based on the cycling of DnaA from its active to its inactive form agrees better with the measurements but lacks at least one critical component. In the first year, we will develop a new imaging-based screen of a deep mutation library to identify the missing component. The library is loaded into a microfluidic growth chamber where 100.000 exponentially growing mutants can be phenotyped in high detail. In year two, we will interrogate the impact of the mutations on initiation regulation in each cell by determining the spatiotemporal distribution of fluorescently labeled replisomes in real time. When a deviation from the wildtype is detected, this mutant is isolated with an optical tweezer and sequenced to identify the disrupted locus. This approach should provide us with the piece missing to make an integrated quantitative model that can be tested based on novel predictions in years three and four. The project will engage researchers already active in the group as well as a new postdoc. The new imaging-based pooled screening method addresses a general problem in biology; how to connect a rare genotype to a complex dynamic phenotype. 
Principal InvestigatorElf, Johan
Coordinating organisation
Uppsala University
Funder
Period
2024-01-01 － 2027-12-31
National Category
BiophysicsMicrobiologyBioinformatics and Systems Biology
Identifiers
DiVA, id: project:8964Project, id: 2023-03442_VR

Search in DiVA

BiophysicsMicrobiologyBioinformatics and Systems Biology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
v. 2.47.0
|
WCAG
|
Uppsala University Library
|
Ask the Library
|
Log in to DiVA
|
Search and link in DiVA