Self-nonself recognition and multicellularity in myxobacteria: Equipment supplement
粘细菌的自我非自我识别和多细胞性:设备补充
基本信息
- 批准号:10798701
- 负责人:
- 金额:$ 2.47万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-05-01 至 2026-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAllelesAnimalsArchaeaAreaBacteriaBacterial AdhesinsBehaviorBehavioral MechanismsBioinformaticsBiologicalBiologyBiosensorCandidate Disease GeneCell CommunicationCell CycleCell Surface ReceptorsCell physiologyCellsCellular StructuresCellularityComplexComputer ModelsDataDiscriminationElementsEnvironmentEquipmentExhibitsFruitFutureGenesGeneticGenomeGoalsHomeostasisHorizontal Gene TransferImmune systemImmunityIndividualInvestigationLaboratoriesLifeLife StyleLipidsLiquid substanceMediatingMembraneMembrane FusionMethodsMicroscopyMonitorMovementMyxococcalesMyxococcus xanthusNonlyticOrganOrganismPlantsPlayPopulationProcessProkaryotic CellsPropertyProteinsReporterResearchResourcesRoleRotationSignal Transduction PathwaySocial BehaviorSocial DiscriminationSocial outcomeSourceSpecificityStarvationSurfaceSystemTactileTestingTissuesToxinWorkantagonistaqueouscancer cellcell assemblycell behaviorcell injurycell motilitycellular developmentenvironmental stressorfitnessgliding bacteriamembermodel organismnoveloverexpressionparent grantparticlepathogenperiplasmprogramsreceptorrelease of sequestered calcium ion into cytoplasmrepairedresponsesocialsocial grouptraittranscriptome
项目摘要
Abstract (from parent grant R35GM140886)
A fundamental question in biology is how individual cells within a multicellular organism
recognize other cells as self to cooperatively function in tissues, organs and as whole individuals.
To address this complex question, we study a relatively simple and experimentally trackable
model organism, Myxococcus xanthus. Although a bacterium, M. xanthus exhibits many traits
found in tissues and more complex multicellular species. One trait is multicellular development
in response to starvation. Another trait, we discovered, is the ability of cells to distinguish
between self and nonself for the exchange of cellular proteins and lipids. Recognition is mediated
by a polymorphic cell surface receptor called TraA and its partner TraB. Only cells that bear
identical or nearly identical TraA receptors engage by homotypic interactions. Social outcomes
from this process, called outer membrane exchange (OME), vary depending on the properties of
the interacting cells. In some cases, OME leads to cooperative interactions whereby healthy
donors repair damaged cells by replenishing their cell components. In other cases, OME leads to
antagonism when partnering cells are not clonal. Discrimination occurs by polymorphic toxin
transfer to recipient cells that lack cognate immunity.
Our future goals are multifaceted with respect to understanding OME and, more broadly, how
cells recognize self and transition toward multicellularity. Over the next five years we will
critically examine how OME leads to cooperativity. One area of investigation is how TraA/B
directs emergent behaviors in populations that include synchronized and coordinated
movements. This will be explored by monitoring global gene expression and how TraA/B
interacts with a signal transduction pathway that controls motility. Cell synchronization is being
studied with a biosensor the monitors’ calcium fluxes in cells. Other approaches will probe how
M. xanthus responds and adapts to environmental stresses, whereby those adaptations are
transferred to naïve populations by OME. A second area of research addresses how myxobacteria
rapidly diverge into different social groups in natural environments. Our preliminary findings
indicate that horizontal gene transfer by non-lytic transducing particles mediate population
divergence by carrying polymorphic genes involved in social discrimination. A third focus area
will elucidate the mechanism of OME thought to involve outer membrane fusion. Finally, we will
explore new mechanisms of self-recognition and its role in multicellular life.
摘要(来自家长补助金 R35GM140886)
生物学中的一个基本问题是多细胞生物体中的单个细胞如何
将其他细胞视为自我,在组织、器官和整个个体中协同发挥作用。
为了解决这个复杂的问题,我们研究了一个相对简单且可通过实验追踪的方法
模型生物,黄色粘球菌(Myxococcus xanthus) 虽然是一种细菌,但黄色粘球菌(Myxococcus xanthus)表现出许多特征。
存在于组织和更复杂的多细胞物种中,其中一个特征是多细胞发育。
我们发现,响应饥饿的另一个特征是细胞的区分能力。
自我和非自我之间的细胞蛋白质和脂质的交换是介导的。
由称为 TraA 的多态性细胞表面受体及其伴侣 TraB 承担的唯一细胞。
相同或几乎相同的 TraA 受体通过同型相互作用参与。
这个过程称为外膜交换(OME),根据膜的性质而变化
在某些情况下,OME 会导致细胞之间的合作性相互作用,从而保持健康。
在其他情况下,OME 会导致捐赠者通过补充细胞成分来修复受损细胞。
当配对细胞不是克隆时,多态性毒素会产生拮抗作用。
转移至缺乏同源免疫的受体细胞。
我们未来的目标是多方面的,包括了解 OME,以及更广泛地说,如何
细胞识别自我并向多细胞过渡。
批判性地研究 OME 如何导致合作性。调查的一个领域是 TraA/B 如何实现。
指导人群中的紧急行为,包括同步和协调
这将通过监测全球基因表达以及 TraA/B 如何进行探索。
与控制细胞运动同步的信号转导途径相互作用。
使用生物传感器研究监测细胞中的钙通量。
M. xanthus 对环境压力做出反应并适应,这些适应是
通过 OME 转移到幼稚人群中的第二个研究领域是如何解决粘细菌问题的。
我们的初步发现迅速分化为自然环境中的不同社会群体。
表明非裂解性转导颗粒的水平基因转移介导群体
第三个重点领域是携带涉及社会歧视的多态基因。
我们将阐明 OME 的机制,认为涉及外膜融合。
探索自我识别的新机制及其在多细胞生命中的作用。
项目成果
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