Is stochastische genexpressie gelinkt aan persistentie bij bacteriën? Een gecombineerde fluorescentie en 'tip enhanced Raman scattering' (TERS) studie.

Het is de laatste jaren duidelijk geworden dat niet-genetische individualiteit het gevolg kan zijn van stochastische fluctuaties in transcriptie en translatie. Cellulaire biochemische processen waarbij een klein aantal (macro)moleculen betrokken zijn, zijn intrinsiek stochastisch. Dergelijke ruis in genexpressie kan de coördinatie van celactiviteiten bemoeilijken, maar laat anderzijds bewust indeterminisme, toe en als gevolg hiervan fenotypische heterogeniteit. Persistentie is het fenomeen waarbij een fractie van een isogene bacteriële populatie bestand is tegen extreem hoge dosissen van antibiotica. Recent werd aangetoond dat het eiwit PerA betrokken is bij persistentie in E. coli. Een voor de hand liggende hypothese is dat stochastische variatie in cellulaire PerA concentratie aanleiding geeft tot persistentie in deze cellen waar de concentratie van PerA een drempelwaarde bereikt. In dit onderzoeksproject wensen we deze hypothese te onderzoeken via een gecombineerde fluorescentie en Raman analyse van genexpressie op single-cell niveau. Door stochastische genexpressie te linken aan een fenotype en door dit voor de eerste keer te doen via een combinatie van single molecule fluorescentie microscopie, single cell Raman microscopie en tip enhanced Raman spectroscopy (TERS) kan dit leiden tot nieuwe doorbraken in dit onderzoeksgebied.

Trefwoorden:Stochastic gene expression, Raman, TERS, Persistence

Disciplines:Biofysica, Fysische chemie, Duurzame chemie