Project

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Real-time super resolution microscopy for microbial cell biology in 4D

English title Real-time super resolution microscopy for microbial cell biology in 4D
Applicant Veening Jan-Willem
Number 177127
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Département de Microbiologie Fondamentale Biophore Université de Lausanne
Institution of higher education University of Lausanne - LA
Main discipline Experimental Microbiology
Start/End 01.05.2018 - 30.04.2019
Approved amount 350'588.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Experimental Microbiology
Medical Microbiology

Keywords (8)

Bacterial Cell Biology; Localization Microscopy; GFP; Cell-cell fusion; Structured Illumination Microscopy; Streptococcus pneumoniae; Bacillus subtilis; Super resolution microscopy

Lay Summary (French)

Lead
Le domaine de la microscopie et de la biologie cellulaire a reçu un nouvel élan au cours de la dernière décennie avec l’avènement de techniques qui dépassent les limites de la microscopie optique. Dans ce projet, nous allons utiliser la microscopie à illumination structurée (SIM), une technique de microscopie super-résolution très polyvalente, pour résoudre plusieurs problèmes fondamentaux dans la biologie des cellules microbiennes.
Lay summary

Contenu et objectifs du travail de recherché

Il est maintenant possible, pour la première fois dans l'histoire, de suivre des processus moléculaires à l'intérieur d'une cellule vivante aussi petite qu'une bactérie en temps réel avec une résolution structurelle élevée. Ce niveau de résolution spatio-temporelle (4D) ouvre de nouvelles possibilités pour l'étude du développement microbien et de la biologie cellulaire microbienne. La SIM utilise des structures lumineuses générées par des interférences pour créer un effet Moiré à partir duquel des informations de plus haute résolution peuvent être extraites. La SIM peut être effectuée sur des cellules vivantes. Le microscope SIM sera directement intégré dans plusieurs projets de recherche très innovants conduits par des groupes de l'Université de Lausanne, de l'EPFL et de l'Université de Genève. Ces projets de recherche incluent une cartographie précise du cycle cellulaire pneumocoque, la caractérisation de mutants impliqués dans la division cellulaire bactérienne et la ségrégation des chromosomes, la fusion cellule-cellule dans la levure et l'imagerie du transfert horizontal de gènes en temps réel en haute résolution.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

Le système sera ouvert à tous ceux qui s'intéressent à la biologie des cellules microbiennes en Suisse. Les données générées dans ces projets vont fournir de nouveaux éléments essentiels pour une meilleure compréhension du développement microbien et de la réplication.

Direct link to Lay Summary Last update: 18.12.2017

Responsible applicant and co-applicants

Publications

Publication
Multi-phosphorylation reaction and clustering tune Pom1 gradient mid-cell levels according to cell size
Gerganova Veneta, Floderer Charlotte, Archetti Anna, Michon Laetitia, Carlini Lina, Reichler Thais, Manley Suliana, Martin Sophie G (2019), Multi-phosphorylation reaction and clustering tune Pom1 gradient mid-cell levels according to cell size, in eLife, 8, 1.

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
162716 Cell cycle-regulated surface structures in bacteria 01.10.2015 Project funding (Div. I-III)
156926 Transfer competence, a bistable process induced by integative and conjugative elements in bacteria 01.10.2014 Project funding (Div. I-III)
172861 Division site and division plane selection in the human pathogen Streptococcus pneumoniae 01.09.2017 Project funding (Div. I-III)
173075 Chromosome methylation and maintenance in Caulobacter crescentus 01.04.2017 Project funding (Div. I-III)
155944 Mechanisms of cell polarization in response to external cues 01.01.2015 Project funding (Div. I-III)

Abstract

The field of microscopy and cell biology has received an enormous boost the last decade with the introduction of several techniques that allow for super resolution imaging; techniques that break the limit of light microscopy. Here, we will use Structured Illumination Microscopy (SIM), a highly versatile super resolution microscopy technique, to unravel several fundamental problems in microbial cell biology.It is now, for the first time in history, possible to follow molecular processes inside a living cell as small as a bacterium almost in real time with high structural resolution. This level of spatio-temporal (4D) resolution offers a world of potential for studying microbial development and microbial cell biology. SIM uses interference-generated light patterns to create a Moiré effect from which higher-resolution information can be extracted and SIM can be performed on live cells. The SIM microscope will be directly integrated in several highly innovative and ongoing research projects from top researchers of the University of Lausanne, the EPFL and the University of Geneva. Some of the research projects include accurate mapping of the pneumococcal cell cycle, characterization of mutants involved in bacterial cell division and chromosome segregation, unraveling cell-cell fusion in yeast and imaging of horizontal gene transfer in real time in high resolution.The system will be open to all researchers interested in microbial cell biology in Switzerland. It is expected that data generated in these projects will provide invaluable new insights in microbial development and replication.
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