Projekt

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Division site and division plane selection in the human pathogen Streptococcus pneumoniae

Titel Englisch Division site and division plane selection in the human pathogen Streptococcus pneumoniae
Gesuchsteller/in Veening Jan-Willem
Nummer 172861
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Département de Microbiologie Fondamentale Biophore Université de Lausanne
Hochschule Universität Lausanne - LA
Hauptdisziplin Experimentelle Mikrobiologie
Beginn/Ende 01.09.2017 - 31.08.2021
Bewilligter Betrag 997'948.00
Alle Daten anzeigen

Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Experimentelle Mikrobiologie
Genetik

Keywords (5)

Chromosome segregation; Streptococcus pneumoniae; Antibiotics; Bacterial cell biology; Division site selection

Lay Summary (Französisch)

Lead
Streptococcus pneumoniae (le pneumocoque) est un agent pathogène opportuniste qui peut causer des maladies graves telles que la septicémie, la méningite et la pneumonie. Il est responsable annuellement de près d'un million de morts. La plupart des antibiotiques utilisés pour traiter les infections à pneumocoque ciblent les enzymes qui fabriquent la paroi cellulaire de la bactérie et de cette manière bloquent la division cellulaire. Les mécanismes qui permettent à la cellule de se diviser exactement par le milieu restent inconnus. L'objectif principal de ce projet est de décrire comment Streptococcus pneumoniae se divise pour produire deux cellules filles de taille identique et de même forme.
Lay summary

Streptococcus pneumoniae est une bactérie ovale en forme de ballon de rugby. La manière dont ces bactéries ovales coordonnent la réplication de l'ADN, la ségrégation chromosomique et la division cellulaire reste mal comprise. Notamment nous cherchons à élucider le mécanisme de division. Comment la machinerie de division trouve-t-elle le milieu de la cellule afin de diviser la cellule en croissance en deux cellules filles de tailles égales. En comparaison, chez les bactéries modèles en forme de bâtonnet, plusieurs systèmes spécifiques de sélection du site de division ont été caractérisés. Étonnement, aucun système de ce type n'a été découvert dans S. pneumoniae.

Dans ce projet, nous utiliserons en parallèle de la génétique classique et de la biochimie, des nouvelles technologies de pointe en analyse de cellules individuelles, de la microscopie à haute résolution et du séquençage pour étudier la coordination entre la division cellulaire, la réplication de l’ADN et la ségrégation des chromosomes chez S. pneumoniae.

Les découvertes de cette recherche ont le potentiel de faire progresser énormément notre compréhension du cycle des pneumocoques. Cette connaissance pourrait fournir de nouvelles cibles chez S. pneumoniae pour bloquer sa division et, par la suite, d'aider à concevoir des antibiotiques novateurs.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 18.04.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
177127 Real-time super resolution microscopy for microbial cell biology in 4D 01.05.2018 R'EQUIP

Abstract

Streptococcus pneumoniae (the pneumococcus) is an opportunistic pathogen that annually kills millions of people worldwide and multidrug resistance is on the rise. Clearly, novel drug targets and vaccine candidates are needed. In general, promising targets are essential cell cycle pathways such as cell wall synthesis, the main target for most commonly prescribed antibiotics. However, the pneumococcal cell cycle is poorly understood. Specifically, it is unclear how the division machinery (the divisome) finds the middle of the cell to split the growing cell into two equally sized and shaped daughter cells (division site selection). Even more enigmatic is the question how the divisome finds the right angle within the oval volume of the pneumococcal cell (division plane selection). While for rod-shaped model bacteria such as Escherichia coli and Bacillus subtilis several specific division site selection systems have been characterized, such as the Min system and the Noc system, no such system has been discovered in S. pneumoniae. Recently, however, a putative pneumococcal division site selection protein was described called MapZ (or LocZ), which was shown to be the earliest protein to arrive at the future cell division site. Here, we provide preliminary data which suggests that MapZ in fact is not a division site selector but rather seems to play a role in division plane selection. Thus, the molecular mechanism(s) underlying division site selection in S. pneumoniae remains elusive. In addition to this new finding, we have developed several tools to analyze chromosome segregation and cell division in single live pneumococci. This leads us to hypothesize that S. pneumoniae uses a combination of protein factors, cell wall signals and DNA topology markers to control division. These findings and preliminary data now places us in an excellent position to test this hypothesis and investigate MapZ-based division plane selection and pneumococcal division site selection. We propose to use classical genetics, biochemistry, state-of-the-art single cell analyses, super resolution light microscopy, atomic force microscopy and next generation sequencing approaches to (1) unravel how MapZ and potential other factors such as epigenetic markers on the cell’s surface dictate division plane selection, (2) identify new genes involved in division site selection using TnSeq-based synthetic lethal screens and a newly-developed CRISPRi screen and, (3) study how cell division is coordinated with DNA replication and chromosome segregation, and how the chromosome is organized in S. pneumoniae using high precision cytology.Insights from this research have the potential to make a major step forward in our understanding of the pneumococcal cell cycle. This knowledge might provide new ways to target S. pneumoniae and, subsequently, help in the design of innovative antibiotics.
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