Protein dynamics in Escherichia coli

大肠杆菌中的蛋白质动力学

基本信息

  • 批准号:
    BB/E009751/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2007 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The interior of a living cell is a complex environment which is densely packed with many different kinds of molecules. These include numerous proteins - biological macromolecules which carry out many essential functions of the cell. There are two traditional approaches to understanding the processes occurring in the cell. The biochemical approach involves isolating specific cell components, studying their behaviour in vitro, and then inferring their behaviour within the intact cell, usually on the assumption that the cell interior is a rather simple, fluid 'bag' of molecules. A second approach involves microscopic structural studies on the organisation of the cell interior and specific cell components. Neither approach gives a complete picture of the function of the cell interior. The biochemical approach neglects the complex, structured, and crowded nature of the cell interior, while the conventional microscopic approach shows cell structure but gives little information on the movement of molecules in the cell. However, there are number of ways to study the movement of proteins within living cells. A key technique is Fluorescence Recovery after Photobleaching (FRAP). For FRAP, the protein of interest must be somehow be labelled with a fluorescent tag. When the cell is observed in a fluorescence microscope, the protein can then be detected. Usually, individual protein molecules are not observed - instead the fluorescence micrograph shows the distribution of hundreds or thousands of protein molecules within the cell. The diffusion of the protein can be measured by using a highly-focussed laser beam to rapidly 'bleach' fluorescence in a small area of the cell. The bleached area appears as a dark area in the fluorescence micrograph. If the protein population is mobile, the bleached area spreads and fills in a characteristic way. The rate of diffusion of the fluorescent protein can then be estimated. There have been numerous FRAP studies on individual proteins in different kinds of cells, but surprisingly there has to date been no systematic study of the factors that control the rates of protein diffusion. We will carry out such a systematic study, using as a model organism the well-known gut bacterium Escherichia coli. E. coli is arguably the organism we understand best. For our study, it has the advantage of a relatively simple cell structure. Furthermore, it is very easy to genetically manipulate. A perceived disadvantage of E. coli for FRAP studies is that it has relatively small cells, which can make studies based on optical microscopy harder. However, we have developed ways to overcome this problem, and shown that it is possible to use FRAP to make accurate measurements of protein diffusion in E. coli cells. We will use genetic methods to add fluorescent tags to proteins of different sizes and properties, which will be synthesised inside the cell. Depending on the properties of the proteins, they will either remain in the cytoplasm, be associated with the inner membrane that surrounds the cytoplasm, or be exported into the periplasm, the compartment between the inner and outer membranes of the cell. The diffusion rates of the various proteins will provide an incisive probe of the physical properties of these environments in the cell. We will use the data to construct physical models for these environments. There have been several attempts to construct mathematical models for processes involving protein diffusion in E. coli, but these have not been based on accurate experimental measurements of the rates of protein diffusion. We will use our data to construct more realistic models for cell processes, including the way that chemical messages travelling within the cell control the direction in which it swims, and the way the cell is able to divide at its midpoint. The project will help to us to understand how a cell functions as a dynamic physical system.
活细胞的内部是一个复杂的环境,其中密集地挤满了许多不同种类的分子。这些包括许多蛋白质-生物大分子,它们执行细胞的许多基本功能。有两种传统的方法来理解细胞中发生的过程。生物化学方法包括分离特定的细胞成分,研究它们在体外的行为,然后推断它们在完整细胞内的行为,通常假设细胞内部是一个相当简单的流体“袋”。第二种方法涉及对细胞内部组织和特定细胞成分的显微结构研究。这两种方法都不能给出细胞内部功能的全貌。生物化学方法忽略了细胞内部复杂、结构化和拥挤的性质,而传统的显微镜方法显示了细胞结构,但几乎没有提供细胞中分子运动的信息。然而,有许多方法可以研究活细胞内蛋白质的运动。其中一项关键技术是光漂白后的荧光恢复(FRAP)。对于FRAP,感兴趣的蛋白质必须以某种方式用荧光标签标记。当在荧光显微镜下观察细胞时,可以检测到蛋白质。通常,单个蛋白质分子不会被观察到-相反,荧光显微照片显示了细胞内数百或数千个蛋白质分子的分布。蛋白质的扩散可以通过使用高度聚焦的激光束在细胞的小区域中快速“漂白”荧光来测量。漂白区域在荧光显微照片中显示为暗区。如果蛋白质群体是移动的,则漂白区域以特征性方式扩散和填充。然后可以估计荧光蛋白的扩散速率。已经有许多FRAP研究个别蛋白质在不同种类的细胞,但令人惊讶的是,迄今为止还没有系统的研究控制蛋白质扩散速率的因素。我们将进行这样一个系统的研究,作为一个模式生物,众所周知的肠道细菌大肠杆菌。E.大肠杆菌可以说是我们最了解的有机体。对于我们的研究,它具有相对简单的细胞结构的优点。此外,它很容易进行基因操纵。一个明显的缺点是E。FRAP研究的另一个优势是它的细胞相对较小,这使得基于光学显微镜的研究更加困难。然而,我们已经开发了克服这个问题的方法,并表明使用FRAP来精确测量E.大肠杆菌细胞。我们将使用遗传方法将荧光标记添加到不同大小和特性的蛋白质上,这些蛋白质将在细胞内合成。根据蛋白质的性质,它们将保留在细胞质中,与包围细胞质的内膜结合,或者被输出到周质中,周质是细胞内外膜之间的隔室。各种蛋白质的扩散速率将为细胞中这些环境的物理性质提供一个敏锐的探针。我们将使用这些数据来构建这些环境的物理模型。已经有几次尝试构建数学模型的过程,涉及蛋白质扩散在大肠杆菌。大肠杆菌,但这些都没有基于蛋白质扩散速率的准确实验测量。我们将利用我们的数据来构建更真实的细胞过程模型,包括细胞内传播的化学信息控制其游动方向的方式,以及细胞在中点分裂的方式。该项目将帮助我们了解细胞作为一个动态物理系统的功能。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Coexistence of Communicating and Noncommunicating Cells in the Filamentous Cyanobacterium Anabaena.
  • DOI:
    10.1128/msphere.01091-20
  • 发表时间:
    2021-01-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Arévalo S;Nenninger A;Nieves-Morión M;Herrero A;Mullineaux CW;Flores E
  • 通讯作者:
    Flores E
Independent mobility of proteins and lipids in the plasma membrane of Escherichia coli.
  • DOI:
    10.1111/mmi.12619
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Nenninger A;Mastroianni G;Robson A;Lenn T;Xue Q;Leake MC;Mullineaux CW
  • 通讯作者:
    Mullineaux CW
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Conrad Mullineaux其他文献

Conrad Mullineaux的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Conrad Mullineaux', 18)}}的其他基金

Membrane protein targeting and assembly in cyanobacteria
蓝细菌中的膜蛋白靶向和组装
  • 批准号:
    BB/W001012/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
A confocal microscope for multidisciplinary dynamic studies of complex biological systems
用于复杂生物系统多学科动态研究的共焦显微镜
  • 批准号:
    BB/W019698/1
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
Organisation, dynamics and biogenesis of a photosynthetic membrane
光合膜的组织、动力学和生物发生
  • 批准号:
    BB/R00370X/1
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
Micro-optics and photosynthetic light-trapping in cyanobacteria
蓝藻的微光学和光合光捕获
  • 批准号:
    BB/P001807/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
Role of phosphorylation in the maintenance of photosystem II in plants
磷酸化在维持植物光系统 II 中的作用
  • 批准号:
    BB/N017145/1
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
Spatial dynamics of electron transport
电子传输的空间动力学
  • 批准号:
    BB/J016985/1
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
Molecular mechanism of intracellular membrane biogenesis in Synechocystis sp. PCC6803
集胞藻细胞内膜生物发生的分子机制。
  • 批准号:
    BB/G021856/1
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

β-arrestin2- MFN2-Mitochondrial Dynamics轴调控星形胶质细胞功能对抑郁症进程的影响及机制研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
发展基因编码的荧光探针揭示趋化因子CXCL10的时空动态及其调控机制
  • 批准号:
    32371150
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
钱江潮汐影响下越江盾构开挖面动态泥膜形成机理及压力控制技术研究
  • 批准号:
    LY21E080004
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
磁性薄膜和磁性纳米结构中的自旋动力学研究
  • 批准号:
    11174131
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
星系结构基本单元星团的研究
  • 批准号:
    11043006
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
星系恒星与气体的动力学演化
  • 批准号:
    11073025
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
在我们的门前发掘化石——利用中国即将开展的巡天来研究银河系的演化
  • 批准号:
    11043005
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
物体运动对流场扰动的数学模型研究
  • 批准号:
    51072241
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    10.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
弦场论及Tachyon动力学
  • 批准号:
    10705008
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    15.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
微分遍历理论和廖山涛的一些方法的应用
  • 批准号:
    10671006
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    21.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Hepatic survival and population dynamics of extraintestinal pathogenic Escherichia coli
肠外致病性大肠杆菌的肝脏存活和种群动态
  • 批准号:
    10417017
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
Hepatic survival and population dynamics of extraintestinal pathogenic Escherichia coli
肠外致病性大肠杆菌的肝脏存活和种群动态
  • 批准号:
    10647846
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
The Role of Mitochondrial Dynamics in Adherent-Invasive Escherichia coli Infection
线粒体动力学在粘附侵袭性大肠杆菌感染中的作用
  • 批准号:
    504241-2017
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
The Role of Mitochondrial Dynamics in Adherent-Invasive Escherichia coli Infection
线粒体动力学在粘附侵袭性大肠杆菌感染中的作用
  • 批准号:
    504241-2017
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Postgraduate Scholarships - Doctoral
The impact of Host restriction of Escherichia coli on Transmission dynamics and spread of antimicrobial Resistance
大肠杆菌宿主限制对抗菌药物耐药性传播动态和传播的影响
  • 批准号:
    MR/R002762/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
Escherichia coli ST131: a model for high-risk transmission dynamics of antimicrobial resistance
大肠杆菌 ST131:抗菌素耐药性高风险传播动力学模型
  • 批准号:
    MR/R002843/1
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Research Grant
ST131_transmission - Escherichia coli ST131: a model for high-risk transmission dynamics of antimicrobial resistance
ST131_transmission - 大肠杆菌 ST131:抗菌素耐药性高风险传播动力学模型
  • 批准号:
    351500
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Operating Grants
Survival strategy of a cell; intra- and inter-species interaction analysis by barcode tchnology in Escherichia coli
细胞的生存策略;
  • 批准号:
    16H02485
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
RUI: Dynamics of Genomic Mosaicism in Non-Host Associated Escherichia Populations
RUI:非宿主相关大肠杆菌群体中基因组嵌合的动态
  • 批准号:
    1616737
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Dynamics of the Lactose Permease of Escherichia Coli
大肠杆菌乳糖渗透酶的动力学
  • 批准号:
    9355287
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 40.17万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了