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Mechanisms of c-di-GMP signaling in Caulobacter crescentus development and biofilm formation

English title Mechanisms of c-di-GMP signaling in Caulobacter crescentus development and biofilm formation
Applicant Jenal Urs
Number 108186
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Abteilung Mikrobiologie Biozentrum Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Experimental Microbiology
Start/End 01.04.2005 - 31.03.2010
Approved amount 1'033'000.00
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Keywords (6)

Caulobacter; development; biofilm formation; cyclic di-GMP; second messenger signaling; bonus-of-excellence

Lay Summary (German)

Lead
Lay summary
Pathogene und nicht-pathogene Bakterien können zwei grundlegend verschiedene Lebensformen oder "lifestyles" annehmen. So können sich einzellige, bewegliche Bakterien durch regulatorische oder genetische Veränderungen zu sessilen, mehrzelligen Organismen umwandeln, welche, eingebettet in einer extrazellulären Matrix, biotische und abiotische Oberflächen besiedeln. Dieser Wechsel zwischen planktonischem Wachstum und Biofilmbildung durch Mikroorganismen ist sowohl in der Umwelt als auch im medizinischen Bereich von zentraler Bedeutung. Bei pathogenen Bakterien geht er einher mit einer Reduktion von Virulenzfaktoren einerseits und der Ausprägung von Persistenzfaktoren, welche es diesen Keimen erlauben Angriffe durch das menschliche Immunsystem oder durch Antibiotika zu überstehen. Zyklisches Diguanosinmonophosphat (c-di-GMP) ist ein weit verbreitetes Regulationsmolekül, welches Motilität und akute Virulenzfaktoren planktonischer Zellen sowie Zelladhäsion und Persistenz von multizellulären Verbänden steuert. Die zelluläre Konzentration von c-di-GMP wird kontrolliert durch die entgegenwirkenden Aktivitäten von Diguanylate Zyklasen (DGC) and Phosphodiesterasen (PDE). Diese beiden Enzymaktivitäten bilden zwei der umfangreichsten Familien bakterieller Systeme der Signalübertragung. Wir untersuchen grundlegende Mechanismen der c-di-GMP basierten Signalübertragung in einem nicht-pathogenen Bakterium, Caulobacter crescentus, dessen Lebenszyklus eine obligate Zelldifferenzierung umfasst zwischen einer beweglichen, planktonischen und einer sessilen, Oberflächen bewachsenden Tochterzelle. Dabei geht es darum mit Hilfe dieses Modellsystems allgemeingültige molekulare, biochemische, strukturelle und zelluläre Prinzipien der c-di-GMP Signalübertragung aufzuklären. Obwohl es uns in der Vergangenheit gelang eine ganze Reihe von generellen Mechanismen dieses ubiquitären Botenstoffes aufzuklären, bleiben eine ganze Reihe von grundlegenden Fragen zur Funktion und Bedeutung desselben offen. So zum Beispiel: Welches sind die internen und externen Signale, welche die Aktivität von DGCs und PDEs modulieren? Und wie werden diese beiden Schlüsselenzyme zeitlich und räumlich in der Zelle reguliert? Durch welche Effektormoleküle werden fluktuierende c-di-GMP Konzentrationen umgesetzt in eine bestimmte zelluläre Antwort? Und welche Bedeutung haben diese Prozesse für die Virulenz und Persistenz von pathogenen Bakterien, welche Menschen und Tiere bedrohen? Unsere Arbeiten haben zum Ziel in einem ersten Schritt diese grundlegenden Fragen in Caulobacter aufzuklären um danach die Relevanz dieser Befunde in verschiedenen Krankheitserregern zu testen.
Direct link to Lay Summary Last update: 21.02.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

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Number Title Start Funding scheme
130469 Global analysis of C-DI-GMP signaling in Caulobacter crescentus 01.04.2010 Project funding (Div. I-III)
127433 Mechanisms of cyclic di-GMP signaling 01.02.2010 Sinergia
59050 Cell cycle-dependent proteolysis in Caulobacter crescentus 01.04.2000 Project funding (Div. I-III)

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