The proposal focuses on the investigation of the molecular basis of Myxococcus xanthus A-motility, using genetic and fluorescence microscopy techniques
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mein Interesse gilt multizellulären Verhaltensweisen bei Bakterien und den regulatorischen Mechanismen, die diesen zu Grunde liegen. Als Modellorganismus dient das soziale Bodenbakterium Myxococcus xanthus, dessen komplexer Lebenszyklus zahlreiche multizelluläre Verhaltensmuster aufweist. So beruht das effiziente Bewegungsverhalten auf Gruppenbildung und der Koordination der Motilität vieler Einzelzellen. Weiterhin erfordert die Differenzierung in widerstandsfähige Sporen die Bildung von mullizellulären Fruchtkörpern. Ein wichtiger Aspekt im sozialen Verhalten von M. xanthus ist der Motilitätsmechanismus von Einzelzellen und die Koordination der Bewegungsrichtung vieler Zellen. Die Fortbewegung von M. xanthus erfolgt durch Gleiten auf festen Oberflächen, und neben Typ IV Pili vermittelt ein lateraler Proteinkomplex das Gleiten von Einzelzellen, dessen Funktionsmechanismus erst langsam verstanden wird. In einem ersten Teilprojekt habe ich begonnen, spezifische Protein-Protein Interaktionen im lateralen Motilitätskomplex zu bestimmen. Dazu habe ich u.a. eine Standard Bakterien-2-Hybrid Methode zu einem genetischen Screen erweitert, um aus einer Bibliothek von Chromosomenfragmenten potentielle Proteininteraktionspartner zu bestimmen. Ich konnte die Methode erfolgreich etablieren, allerdings wurden keine vielversprechenden Ergebnisse erzielt, die weiterführende Experimente gerechtfertigt hätten. In einem zweiten Projekt habe ich mich verstärkt mit der Koordination der Bewegung von Einzelzellen befasst. Ein Wechsel der Bewegungsrichtung in M. xanthus erfolgt durch eine Umorientierung der Zellpolarität und erfolgt in einer festgelegten Frequenz, die optimal für Gruppenbildung und Fruchtkörperbildung ist. Die Frequenz dieser Richtungsänderungen (cell reversais) wird durch einen Zwei-Komponenten-Signal weg reguliert. Ich habe mich besonders mit der Funktion eines Response-Regulators befasst, der vermutlich den Signalfluss zwischen dem Zwei-Komponenten-System und nachfolgenden Polaritätskomponenten vermittelt. Mit Hilfe einer SDS-PAGE basierten Methode gelang es mir, die Phosphorylierung des Response-Regulators in vivo nach zu vollziehen. Ich konnte eine Korrelation zwischen dem Level an Phosphorylierung und der Frequenz der Richtungsänderungen nachweisen. Darüber hinaus konnte ich zeigen, dass der Response-Regulators phosphorylierungs-abhängig am vorderen Zellpol lokalisiert. Diese Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Bewegungskoordination und mutizellulären Verhaltensweisen in M. xanthus. Momentan arbeite ich an weiterführenden Experimenten in Berkeley.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2012): Chemosensory signaling controls motility and subcellular polarity in Myxococcus xanthus. Curr. Opin. Microbiol. 15 (6): 751-757
Kaimer C., Berleman J.E. and Zusman D.R.
- (2013): Phosphorylation-dependent localization of the response regulator FrzZ signals cell reversals in Myxococcus xanthus. Mol. Microbiol. 88 (4): 740-753
Kaimer C. and Zusman, D.R.
