Collaborative Research: Evolution of information processing in the Vibrio fischeri pheromone-signaling network

合作研究:费氏弧菌信息素信号网络中信息处理的演变

基本信息

  • 批准号:
    1716232
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-08-01 至 2020-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Pheromone signaling controls many important bacterial behaviors, ranging from benign symbiotic relationships between bacteria and their hosts to colonization of human tissues and organs by bacterial pathogens. The aim of this project is to understand how the local environment (e.g., the environment in the host) affects pheromone signaling and bacterial behaviors such as colonization. This project combines molecular-based microbiology methods with physical and mathematical tools to develop a more complete experimental and theoretical picture of this process. The project will enhance education by training graduate and undergraduate students to perform cross-disciplinary laboratory research. These research experiences will prepare the students for a wide range of careers in the biosciences. The project also includes a formal training experience for secondary science teachers, primarily from high schools with large numbers of students from under-served populations. The most important elements of Vibrio fischeri pheromone signaling are the LuxI/LuxR signal-synthase/receptor, which produces and detects a 3OC6 homoserine lactone (HSL) pheromone, and the AinS/AinR synthase/receptor system, which employs a C8 HSL pheromone to drive a different signaling cascade. The complexity of these systems is enhanced by the crosstalk generated by LuxR's recognition of both HSL signals, by the fact that both Lux and Ain are modulated in response to the environment, and by the presence of positive feedback in both the Lux and Ain cascades. The primary goal of this project is to understand how the system gathers and integrates information from its environment. The specific aims are to (i) understand how the pivotal regulator LuxR and its variants integrate information from the two HSL signals, (ii) identify the activation states of the broader pheromone-signaling circuitry and explore how environmental inputs lead to specific outputs, and (iii) test the hypothesis that the architecture of this signaling system allows spatially-heterogeneous environments to trigger population-wide responses over extended distance and time scales. The project will use cytometry and gene reporter methods to characterize LuxR interactions and system states. It will also use microfluidics and microscopy to explore signaling dynamics in heterogeneous environments. The results are expected to yield new insights into how bacteria use environmental cues to control population-level behaviors.
信息素信号传导控制着许多重要的细菌行为,从细菌与其宿主之间的良性共生关系到通过细菌病原体对人体组织和器官的定殖。 该项目的目的是了解当地环境(例如,宿主中的环境)如何影响信息素信号传导和细菌行为,例如定植。该项目将基于分子的微生物学方法与物理和数学工具相结合,以开发此过程的更完整的实验和理论图片。该项目将通过培训研究生和本科生来增强教育,以进行跨学科实验室研究。这些研究经验将使学生在生物科学领域的各种职业中做好准备。该项目还包括针对中学教师的正式培训经验,主要来自来自服务不足的学生的高中。 Fibibio Fischeri信息素信号传导的最重要要素是Luxi/LuxR信号合成酶/受体,它产生和检测3OC6同甲烯内酯(HSL)信息素,AINS/AINR/AINR合成酶/受体系统,该系统采用C8 HSL HSL HSL适用于状态质素剂驱动不同的信号级联。这些系统的复杂性通过LuxR对两个HSL信号的认可产生的串扰增强,这是因为Lux和AIN都根据环境而调制,以及在Lux和Ain Cascades中都有积极的反馈。该项目的主要目标是了解系统如何收集和整合其环境中的信息。具体目的是(i)了解关键调节器luxR及其变体如何整合两个HSL信号的信息,(ii)确定更广泛的信息素体信号电路的激活状态,并探索环境输入如何导致特定的输出,以及特定的输出和特定的输出和(iii)检验以下假设:该信号系统的体系结构允许在空间异质的环境中触发范围内的响应在延长的距离和时间尺度上。该项目将使用细胞仪和基因报告基因方法来表征LuxR相互作用和系统状态。它还将使用微流体和显微镜来探索异质环境中的信号动力学。预计该结果将对细菌如何使用环境线索控制人口级行为产生新的见解。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Could Positive Feedback Enable Bacterial Pheromone Signaling To Coordinate Behaviors in Response to Heterogeneous Environmental Cues?
  • DOI:
    10.1128/mbio.00098-18
  • 发表时间:
    2018-05-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Stabb EV
  • 通讯作者:
    Stabb EV
Should they stay or should they go? Nitric oxide and the clash of regulators governing Vibrio fischeri biofilm formation
他们应该留下还是应该走?
  • DOI:
    10.1111/mmi.14163
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Stabb, Eric V.
  • 通讯作者:
    Stabb, Eric V.
An Iterative, Synthetic Approach To Engineer a High-Performance PhoB-Specific Reporter
设计高性能 PhoB 特异性报告基因的迭代综合方法
  • DOI:
    10.1128/aem.00603-18
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Stoudenmire, Julie L.;Essock-Burns, Tara;Weathers, Erena N.;Solaimanpour, Sina;Mrázek, Jan;Stabb, Eric V.;Parales, Rebecca E.
  • 通讯作者:
    Parales, Rebecca E.
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