Vastleggen van microbiële diversiteit via single-cell fenotypering om algemene principes van subcellulaire organisatie en unicellulaire proliferatie te identificeren

Moderne metagenomica heeft onze ogen geopend voor de immense microbiële diversiteit die zowel rondom als binnenin ons bestaat. Ondanks deze diversiteit, delen alle microben dezelfde uitdaging, en dat is om te overleven en prolifereren om ervoor te zorgen dat ze blijven bestaan in hun respectievelijke omgevingen. Om dit te bereiken moeten deze unicellulaire organismes een grote variëteit aan processen integreren in kleine compartimenten. Microben moeten nutriënten opnemen en verwerken om energie te genereren, cellulaire bouwstenen moeten worden gegenereerd, genetisch materiaal moet worden gerepliceerd en gesegregeerd, de subcellulaire omgeving moet worden georganiseerd en cellen moeten hun vorm en grootte behouden; dit alles terwijl cellen groeien en delen, hun omgeving monitoren en eventuele cellulair schade repareren. Hoe microben erin slagen om al deze processen te reguleren, zowel in tijd als ruimte, is momenteel niet goed begrepen. Simpele vragen zoals wanneer cellen beslissen om te delen, DNA replicatie te initiëren of hun chromosome segregeren blijven momenteel onbeantwoord. Het is ook niet geweten in welke mate deze beslissingen gecoördineerd worden met andere celmorfologische en celcyclusgerelateerde processen, en, zo ja, hoe deze coördinatie dan mechanistisch wordt bereikt. Zelfs in gevestige modelsystemen zoals de bacterie Escherichia coli of de unicellulaire eukaryoot Saccharomyces cerevisiae, waarin de meeste uitvoerders van deze processes gekend zijn, missen we kennis over hun coördinatie en regulatie. Daarbovenop bestaan microben in alle soorten vormen en groottes, wat de vraag doet rijzen hoe verschillende organismes met deze uitdagingen omgaan en of er hiervoor algemene of speciesspecifieke principes bestaan. Ik ben van plan deze fundamentele aspecten van de microbiële fysiologie te onderzoeken met behulp van een systeem-celbiologische aanpak. Deze aanpak zal enerzijds breed worden toegepast, om algemene principes van intracellulaire organisatie en proliferatie in microben te identificeren, maar anderzijds ook heel specifiek om een dergelijk algemeen principe, de grootteschalingsrelatie tussen mitochondriën en hun respectievelijke cellen in gist, verder te onderzoeken en zijn mogelijke rol te bekijken in mitochondriale aandoening met behulp van gist als modelsysteem.

Trefwoorden:Microbial Cell Biology, Microbial Systems Biology, Intracellular Organization, Mitochondria, Mitochondrial Disease, Cell Cycle, Cell Morphogenesis, High-throughput Single Cell Phenotyping

Disciplines:Bacteriologie, Mycologie, Celdeling, Celgroei en -ontwikkeling, Intracellulaire compartimenten en transport, Systeembiologie niet elders geclassificeerd