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Chemical genetic dissection of the Pseudomonas aeruginosa cell polarity network

Applicant Kirkpatrick Clare
Number 158295
Funding scheme Marie Heim-Voegtlin grants
Research institution Dépt Microbiologie et Médecine Moléculaire Faculté de Médecine Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Genetics
Start/End 01.04.2015 - 28.02.2017
Approved amount 261'345.00
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Keywords (4)

Pseudomonas aeruginosa; cell polarity; chemical genetics; microbiology

Lay Summary (French)

Lead
Pseudomonas aeruginosa est une bactérie pathogène opportuniste responsable d’infections chroniques chez les patients atteints de mucoviscidose et les personnes immunodéprimées. Elle possède un haut niveau de résistance aux antibiotiques, rendant alors moins efficace les traitements médicaux pour la combattre. Son pouvoir pathogène est en partie dû à la présence en surface de flagelles et de pili localisés aux pôles des cellules. Cette localisation polaire est importante pour leurs fonctions ainsi que la virulence bactérienne, pour des raisons encore peu connues.
Lay summary

Contenu et objectifs du travail de recherche

Les facteurs déterminant la localisation des flagelles et/ou des pili ont été étudiés individuellement, mais leur possible interconnexion n’a pas encore été étudiée à ce jour. Notre premier objectif sera alors de rechercher à l’échelle du génome, en utilisant des souches mutantes de ces facteurs de polarité et grâce à une stratégie de mutagénèse à haute densité, des gènes « synthétiques létaux » en comparant les résultats entre les souches mutantes et parentales. Pour le deuxième objectif, ces souches seront aussi testées contre une banque de composés chimiques dans le but d’identifier de nouvelles molécules qui seront spécifiquement toxiques pour les souches mutantes.

 

Contexte scientifique et social du projet de recherche

Ce projet permettra de contribuer à la compréhension fondamentale des régulations nécessaires à l’élaboration de la polarité de la cellule bactérienne, et plus précisément au niveau de ces réseaux de régulations. Ce projet nous permettra ainsi d’identifier des nouveaux acteurs de ces réseaux ainsi que des composés chimiques capables d’inhiber la croissance des cellules en ciblant spécifiquement ces facteurs déterminant de la polarité. Ceux-ci serviront peut-être un jour en tant que précurseurs pour le développement de nouveaux antibiotiques.
Direct link to Lay Summary Last update: 19.02.2015

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Dr Gerardo Turcatti, BSF/ACCESS, EPFL Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
ASM International Conference on Pseudomonas Poster Development of chemical-genetic and genomic strategies for dissecting the regulatory network of Pseudomonas aeruginosa cell polarity 08.09.2015 Washington DC, United States of America Kirkpatrick Clare;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: print media, online media The toxin-antitoxin system with a few tricks up its sleeve Scientia International 2016

Abstract

I previously demonstrated that in the model organism Caulobacter crescentus, nalidixic acid-induced overexpression of an efflux pump was toxic to a polarity mutant lacking the flagellum placement factor TipN. Since polarity factors are also important for Pseudomonas aeruginosa polar localization of flagella and pili (required for motility and virulence), I hypothesize that investigating polarity mutants in this bacterium may also uncover previously unsuspected vulnerabilities either to chemical agents or to synthetic lethal genetic interactions (which might themselves lead to new drug targets). I intend to perform a genome-wide search for synthetic genetic interactions by high-density transposon mutagenesis followed by deep sequencing (Tn-SEQ) in a suite of Pseudomonas polarity mutants (specifically, delta-pocA, delta-pocB, delta-tonB3, delta-flhF and delta-fimX) compared to wild type (PAO1). In parallel, I will carry out a chemical genetic screen of the same strains against a small molecule compound library, looking for compounds which inhibit growth of polarity mutants but not of the wild type. Together, the results of these high-throughput approaches will be used as the basis for more classical genetic or biochemical experiments to (i) learn more about the mechanism of polarity regulation and the genetic networks involved and (ii) identify polarity targeting small molecules with growth inhibitory activity. The combination of synthetic genetic screening and chemical genetics proposed here will shed light on this (hitherto ignored) aspect of the biology of Pseudomonas aeruginosa, and may even lead to translational applications to combat its ability to cause chronic infection in cystic fibrosis patients.
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