Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Identification of novel cell cycle proteins in Staphylococcus aureus

Alternativ tittel: Identifisering av proteiner involvert i cellesyklus hos Staphylococcus aureus

Tildelt: kr 6,4 mill.

Antibiotikaresistens er et økende globalt problem. Infeksjoner som tidligere kunne behandles med antibiotika er nå potensielt livstruende på grunn av manglende behandlingsmetoder. Det økende resistensproblemet gjør at vi trenger inngående kunnskap om levemåten til sjukdomsfremkallende bakterier for å komme fram til nye metoder for behandling av infeksjoner. I dette prosjektet har vi studert celledeling hos bakterier, med spesielt fokus på gule stafylokokker (Staphylococcus aureus). Gule stafylokokker kan forårsake en rekke infeksjoner; fra lokale hudinfeksjoner til alvorlige blodforgiftninger og hjernehinnebetennelser. De såkalte MRSA (methicillin-resistente Staphylococcus aureus) bakteriene er et spesielt stort problem i denne sammenhengen, da de er resistente mot de fleste vanlige antibiotika. Celleveggsyntese, celledeling og DNA replikasjon (cellesyklusen) er kjente angrepspunkt for antibiotika. Dette er essensielle prosesser som må fungere som de skal for at bakterien skal overleve. Cellesyklusen hos stafylokokker har vært studert i mange år, men det er fortsatt mye som ikke er forstått. For eksempel er det ikke kjent hvordan bakteriene koordinerer DNA replikasjon med celledelingen. Kunnskap om dette er viktig både for å kunne forstå hvordan antibiotikaresistens oppstår og potensielt finne nye angrepspunkt for antimikrobielle forbindelser. I dette prosjektet har vi identifisert og studert funksjonen til hittil ukjente proteiner som er essensielle for normal celledeling og cellesyklus i stafylokokker. For å oppnå dette, utviklet vi først nye genetiske og cellebiologiske verktøy i S. aureus. Vi har blant annet utviklet et CRISPR interferenssystem (CRISPRi), som gjør det mulig å effektivt nedregulere genuttrykket fra ulike gener. I tillegg har vi optimalisert metoder for å bestemme den subcellulære lokaliseringen til proteiner inne i S. aureus celler. Disse nye metodene ble benyttet til å lete etter ukjente proteiner som er involvert i cellesyklusen. Vi identifiserte fire ulike proteiner som alle er involvert i cellesyklusen på ulike måter. Funksjonen til disse fire identifiserte proteinene ble studert ved hjelp av en rekke ulike biokjemiske, molekylærbiologiske og bioinformatiske metoder. CozEa og CozEb er to homologe membranproteiner som har overlappende funksjoner i celledelingen hos S. aureus, mens CcrZ er et protein som er viktig for å koordinere celledeling med DNA replikasjon. Disse proteinene finnes også i andre beslektede patogene bakterier, som for eksempel pneumokokker. Som en del av prosjektet, har vi derfor utført sammenlignende studier av proteinenes funksjon i ulike bakteriearter. I tillegg til disse tre, har vi også identifisert et celledelingsprotein som er unikt for stafylokokker. Dette proteinet, som også er viktig for at celledelingen skal foregå korrekt, er spesielt interessant siden MRSA bakteriene blir mer sensitive mot etablerte typer antibiotika (som penicillin) dersom dette nye proteinet hemmes samtidig. Dette kan potensielt være interessant som et nytt antimikrobielt angrepspunkt for å forlenge levetida til eksisterende antibiotika. Resultatene fra prosjektet har blitt presentert på møter og konferanser, i populærvitenskapelige sammendrag i tillegg til å bli publisert (eller vil bli publisert om kort tid) som vitenskapelige artikler.

Prosjektet har ført til utvikling av nye molekylære verktøy og ny innsikt i cellebiologien hos Staphylococcus aureus og relaterte bakteriearter. Dette har gitt grunnlag før økt samarbeid med forskergrupper internasjonalt og nasjonalt. Det nye molekylære verktøyene har blitt tatt i bruk av andre forskergrupper og gitt grunnlag for nye prosjekter og prosjektsøknader. Prosjektleder, som hadde midlertidige stilling ved prosjektets start, har nå gått over i en innstegstilling. De øvrige prosjektdeltakerne har fått mulighet til fortsatte arbeidet innen samme forskningsfelt etter at prosjektet ble avsluttet. Et av proteinene studert i denne studien er et potensielt nytt antimikrobielt target for å bekjempe MRSA. Videre forskning basert på resultatene fra dette prosjektet er nødvendig.

In Staphylococcus aureus, a human pathogen which poses serious health threats due to increasing antimicrobial resistance issues, the underlying mechanisms and coordination of essential cell cycle processes remain poorly understood. Knowledge about the cell cycle, including cell division and chromosome segregation, is very limited in spherical cocci, such as S. aureus, since the majority of studies dealing with these issues have been performed in bacteria with elongated cell shapes. It is therefore likely that S. aureus use proteins and mechanisms which not yet have been discovered in other bacteria. Our major goal in this research is to identify novel proteins involved in the S. aureus cell cycle. From screens for essential proteins in S. aureus, it has been shown that there over hundred essential genes with unknown function. These genes not only represent a reservoir for antibiotic targets, but we also hypothesize that some of them play essential roles in the cell cycle. In the proposed research we will identify essential genes involved in the S. aureus cell cycle using a combination of next generation sequencing approaches, single cell analysis and classical genetics/biochemistry techniques. Furthermore, as part of the project, we aim to develop novel single cell tools to study cell division and chromosome segregation in S. aureus, and thereby characterize the chromosome organization in this pathogen. The tools we develop will be useful for the S. aureus research community. Results from the proposed research will provide valuable insights into fundamental aspects of the bacterial cell cycle, and this may potentially lead to the identification of novel target sites for antimicrobials. Subsequently, this may assist in the design of novel antimicrobials or help prolong the lifetime of antimicrobials already in use.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol