Bacterial Cell Division and the Dynamics of the Z-ring

细菌细胞分裂和 Z 环动力学

基本信息

  • 批准号:
    8656357
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2005
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2005-05-01 至 2016-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): In the post-genomic era, quantitative modeling is essential for understanding critical cell functions such as cell movement, cell signaling and cell division. Traditional models of cellular processes often rely on biochemical descriptions of enzymatic events, with no information regarding biomaterial properties or the role of mechanical forces in regulating biochemistry. However, mechanical forces often have a profound influence on biochemistry, and can lead to reorganizations of biological matter and open new biochemical pathways. Improved understanding of cellular force generation and regulation is a goal of this proposal. In particular, we focus on the bacterial systems and ask how forces are generated in the bacterial cytokinetic ring (Z-ring), and how forces influence the observed geometric shape of the bacterial cell. Quantitative models of cell wall growth are proposed. Connections between genetic components and the observed cell shape are investigated using a combination of modeling and experiments. In addition, we propose that the contraction of the Z-ring is driven by lateral interaction between FtsZ filaments. This mechanism does not rely on chemical energy derived from GTP hydrolysis. We propose to test this idea using single molecule and fluorescence imaging experiments. The results of this proposal will build foundations for understanding cell cycles in both prokaryotic and eukaryotic cells, and elucidate the role of mechanics in guiding cell morphogenesis, cell movement and biological functions in general. PHS 398/2590 (Rev. 06/09) Page 1 Continuation Format Page.
描述(由申请人提供):在后基因组时代,定量建模对于理解细胞运动、细胞信号传导和细胞分裂等关键细胞功能至关重要。传统的细胞过程模型通常依赖于酶促事件的生化描述,没有有关生物材料特性或机械力在调节生物化学中的作用的信息。然而,机械力往往对生物化学产生深远的影响,可以导致生物物质的重组并开辟新的生化途径。提高对细胞力产生和调节的理解是该提案的目标。我们特别关注细菌系统,并询问细菌细胞因子环(Z 环)中如何产生力,以及力如何影响观察到的细菌细胞的几何形状。提出了细胞壁生长的定量模型。通过结合建模和实验来研究遗传成分与观察到的细胞形状之间的联系。此外,我们提出 Z 环的收缩是由 FtsZ 丝之间的横向相互作用驱动的。该机制不依赖于 GTP 水解产生的化学能。我们建议使用单分子和荧光成像实验来测试这个想法。该提案的结果将为理解原核和真核细胞的细胞周期奠定基础,并阐明力学在指导细胞形态发生、细胞运动和一般生物功能中的作用。 PHS 398/2590(修订版 06/09)第 1 页继续格式页。

项目成果

期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The rapid onset of elasticity during the assembly of the bacterial cell-division protein FtsZ.
细菌细胞分裂蛋白 FtsZ 组装过程中快速产生弹性。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005-07-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Esue, Osigwe;Tseng, Yiider;Wirtz, Denis
  • 通讯作者:
    Wirtz, Denis
Dynamics of the bacterial intermediate filament crescentin in vitro and in vivo.
细菌中间丝新月蛋白的体外和体内动力学。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Esue, Osigwe;Rupprecht, Laura;Sun, Sean X;Wirtz, Denis
  • 通讯作者:
    Wirtz, Denis
The differential formation of the LINC-mediated perinuclear actin cap in pluripotent and somatic cells.
多能细胞和体细胞中 LINC 介导的核周肌动蛋白帽的差异形成。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Khatau, Shyam B;Kusuma, Sravanti;Hanjaya;Mali, Prashant;Cheng, Linzhao;Lee, Jerry S H;Gerecht, Sharon;Wirtz, Denis
  • 通讯作者:
    Wirtz, Denis
Continuum modeling of forces in growing viscoelastic cytoskeletal networks.
不断生长的粘弹性细胞骨架网络中的力的连续体建模。
  • DOI:
    10.1016/j.jtbi.2008.10.023
  • 发表时间:
    2009-02-21
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Kim, Jin Seob;Sun, Sean X.
  • 通讯作者:
    Sun, Sean X.
Ballistic intracellular nanorheology reveals ROCK-hard cytoplasmic stiffening response to fluid flow.
弹道细胞内纳米流变学揭示了对流体流动的坚如磐石的细胞质硬化反应。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2006-05-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Lee, Jerry S H;Panorchan, Porntula;Hale, Christopher M;Khatau, Shyam B;Kole, Thomas P;Tseng, Yiider;Wirtz, Denis
  • 通讯作者:
    Wirtz, Denis
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