MULTICELLULARITY IN CYANOBACTERIA: STRUCTURAL AND METABOLIC ASPECTS (Q3135255)
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Project Q3135255 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | MULTICELLULARITY IN CYANOBACTERIA: STRUCTURAL AND METABOLIC ASPECTS |
Project Q3135255 in Spain |
Statements
183,920.0 Euro
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229,900.0 Euro
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80.0 percent
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1 January 2015
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31 December 2017
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AGENCIA CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
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37°23'19.07"N, 5°59'43.22"W
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41091
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LA MULTICELULARIDAD ES UNA FORMA DE ORGANIZACION DE LA MATERIA VIVA QUE HA EVOLUCIONADO INDEPENDIENTEMENTE VARIAS VECES, Y UNA PREGUNTA DE GRAN INTERES BIOLOGICO ES QUE ES COMUN Y QUE ES ESPECIFICO EN DIFERENTES FORMAS DE MULTICELULARIDAD. LAS CIANOBACTERIAS FILAMENTOSAS FORMADORAS DE HETEROCISTOS SON ORGANISMOS MULTICELULARES EN LOS QUE DOS TIPOS DE CELULAS ESPECIALIZADAS METABOLICAMENTE CONTRIBUYEN AL CRECIMIENTO DEL FILAMENTO EN CONDICIONES DE DEFICIENCIA DE NITROGENO COMBINADO DEL MEDIO. LAS CELULAS VEGETATIVAS FIJAN CO2 ATMOSFERICO MEDIANTE LA FOTOSINTESIS OXIGENICA Y TRANSFIEREN CARBONO REDUCIDO A LOS HETEROCISTOS, CELULAS ESPECIALIZADAS EN LA FIJACION DEL N2 ATMOSFERICO QUE TRANSFIEREN NITROGENO FIJADO A LAS CELULAS VEGETATIVAS. EN EL FILAMENTO DIAZOTROFICO TIENE LUGAR POR TANTO UN TRASIEGO DE METABOLITOS, QUE HAY QUE AÑADIR A LA TRANSFERENCIA INTERCELULAR DEL MORFOGENO PATS QUE AFECTA A LA DISTRIBUCION DE LOS HETEROCISTOS EN EL FILAMENTO. EL CARACTER MULTICELULAR ES ASI ESENCIAL EN LA BIOLOGIA DE ESTOS ORGANISMOS. NOSOTROS ESTAMOS INTERESADOS EN LOS ELEMENTOS MOLECULARES RESPONSABLES DE LA FILAMENTACION, EL PROCESO DE PRODUCIR Y MANTENER LOS FILAMENTOS, Y DE LA COMUNICACION INTERCELULAR, ASI COMO EN ASPECTOS METABOLICOS LIGADOS AL CARACTER MULTICELULAR DE ESTOS ORGANISMOS. NUESTRO ACERCAMIENTO PARTE DEL ESTUDIO DE MUTANTES QUE MUESTRAN UN FENOTIPO ESPECIFICO DE FRAGMENTACION DE LOS FILAMENTOS, QUE PERMITIERON LA IDENTIFICACION DEL GEN SEPJ Y DEL OPERON FRACDE. LA PROTEINA SEPJ Y LAS FRACD SE LOCALIZAN EN LOS SEPTA INTERCELULARES DEL FILAMENTO PROPORCIONANDO ADHESION Y COMUNICACION ENTRE LAS CELULAS ADYACENTES. EN ESTE PROYECTO NOS PROPONEMOS PROFUNDIZAR EN EL CONOCIMIENTO DE LOS COMPLEJOS PROTEICOS SEPTALES DE LOS QUE LAS PROTEINAS SEPJ Y FRA PARECEN FORMAR PARTE, ESTUDIANDO POSIBLES COMPONENTES ADICIONALES DE LOS COMPLEJOS Y SU MECANISMO DE TRANSFERENCIA INTERCELULAR DE SUSTANCIAS. AGRUPADO CON EL OPERON FRACDE, PERO TRANSCRIBIENDOSE EN SENTIDO CONTRARIO, SE ENCUENTRA FRAF, EL UNICO ELEMENTO NEGATIVO DE FILAMENTACION QUE CONOCEMOS, PROPONIENDONOS EXPLORAR LAS RELACIONES DE FRAF CON LOS ELEMENTOS POSITIVOS DE FILAMENTACION. POR OTRA PARTE, FRAH ES UNA PROTEINA DE FILAMENTACION ESPECIFICAMENTE RELACIONADA CON LOS HETEROCISTOS, EN LOS QUE TIENE UN PAPEL EN LA REORGANIZACION DE LAS MEMBRANAS INTRACELULARES QUE SON ESENCIALES EN LA BIOENERGETICA DE LOS MISMOS. EL ANALISIS DE LA SECUENCIA DE AMINOACIDOS DE FRAH SUGIERE QUE PODRIA ESTAR INVOLUCRADA EN INTERACCIONES PROTEINA-PROTEINA Y REGULADA POR FOSFORILACION, PROPONIENDONOS INVESTIGAR ESTA POSIBLE FOSFORILACION (QUE PODRIA ESTAR MEDIADA POR UNA KINASA CONOCIDA COMO PKNH) Y LA INTERACCION DE FRAH CON OTRAS PROTEINAS, LO QUE PUEDE SER ESENCIAL EN SU FUNCION. RECIENTEMENTE NUESTRO GRUPO HA DESCRITO QUE UN DIPEPTIDO, ASPARTIL-ARGININA, PARTICIPA EN LA TRANSFERENCIA DE NITROGENO DE LOS HETEROCISTOS A LAS CELULAS VEGETATIVAS, Y RESULTADOS PRELIMINARES DE NUESTRO LABORATORIO HAN IDENTIFICADO EN LAS CIANOBACTERIAS UNA RUTA DE CATABOLISMO DE LA ARGININA QUE ERA PREVIAMENTE DESCONOCIDA. CLAVE EN ESTA RUTA SERIA UNA ENZIMA NUEVA QUE RETIRA EN DOS PASOS EL GRUPO GUANIDINO DE LA ARGININA PRODUCIENDO DIRECTAMENTE PROLINA, PROPONIENDONOS INVESTIGAR EN DETALLE ESTA ENZIMA Y LA RUTA. LOS ESTUDIOS DE ESTE PROYECTO APORTARAN INFORMACION NOVEDOSA SOBRE EL PROCESO DE FILAMENTACION Y SOBRE EL METABOLISMO RELACIONADO CON EL CARACTER MULTICELULAR DE LAS CIANOBACTERIAS FORMADORAS DE HETEROCISTOS. (Spanish)
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MULTICELLULARITY IS A FORM OF ORGANISATION OF LIVING MATTER THAT HAS EVOLVED INDEPENDENTLY SEVERAL TIMES, AND A QUESTION OF GREAT BIOLOGICAL INTEREST IS THAT IT IS COMMON AND SPECIFIC IN DIFFERENT FORMS OF MULTICELLULARITY. HETEROCYTOS-FORMING FILAMENTARY CYANOBACTERIA ARE MULTICELLULAR ORGANISMS IN WHICH TWO TYPES OF METABOLICALLY SPECIALISED CELLS CONTRIBUTE TO THE GROWTH OF THE FILAMENT UNDER CONDITIONS OF COMBINED NITROGEN DEFICIENCY OF THE MEDIUM. THE VEGETATIVE CELLS FIX ATMOSPHERIC CO2 THROUGH OXIGENICA PHOTOSYNTHESIS AND TRANSFER REDUCED CARBON TO HETEROCYSTS, SPECIALISED CELLS IN THE BINDING OF ATMOSPHERIC N2 THAT TRANSFER NITROGEN FIXED TO VEGETATIVE CELLS. IN THE DIAZOTROFICO FILAMENT THERE IS THEREFORE A TRANSFER OF METABOLITES, WHICH MUST BE ADDED TO THE INTERCELLULAR TRANSFER OF THE MORFOGENO PATS THAT AFFECTS THE DISTRIBUTION OF THE HETEROCYSTS IN THE FILAMENT. THE MULTICELLULAR CHARACTER IS THUS ESSENTIAL IN THE BIOLOGY OF THESE ORGANISMS. WE ARE INTERESTED IN THE MOLECULAR ELEMENTS RESPONSIBLE FOR FILAMENTATION, THE PROCESS OF PRODUCING AND MAINTAINING FILAMENTS, AND INTERCELLULAR COMMUNICATION, AS WELL AS IN METABOLIC ASPECTS LINKED TO THE MULTICELLULAR CHARACTER OF THESE ORGANISMS. OUR APPROACH STARTS FROM THE STUDY OF MUTANTS THAT SHOW A SPECIFIC PHENOTYPE OF FILAMENT FRAGMENTATION, WHICH ALLOWED THE IDENTIFICATION OF THE SEPJ GENE AND THE FRACDE OPERON. THE PROTEIN SEPJ AND FRACD ARE LOCATED IN THE INTERCELLULAR FILAMENT SEPTAS PROVIDING ADHESION AND COMMUNICATION BETWEEN ADJACENT CELLS. IN THIS PROJECT WE INTEND TO DEEPEN THE KNOWLEDGE OF THE SEPTAL PROTEIN COMPLEXES OF WHICH THE PROTEINS SEPJ AND FRA APPEAR TO BE PART, STUDYING POSSIBLE ADDITIONAL COMPONENTS OF THE COMPLEXES AND THEIR MECHANISM OF INTERCELLULAR TRANSFER OF SUBSTANCES. GROUPED WITH THE FRACDE OPERON, BUT TRANSCRIBIENDOSE IN THE OPPOSITE DIRECTION, WE FIND FRAF, THE ONLY NEGATIVE ELEMENT OF FILAMENTATION WE KNOW, PROPONIENDONS EXPLORE FRAF’S RELATIONS WITH THE POSITIVE ELEMENTS OF FILAMENTATION. ON THE OTHER HAND, FRAH IS A PROTEIN OF FILAMENTATION SPECIFICALLY RELATED TO THE HETEROCYSTS, IN WHICH IT HAS A ROLE IN THE REORGANISATION OF INTRACELLULAR MEMBRANES THAT ARE ESSENTIAL IN THEIR BIOENERGETICS. ANALYSIS OF THE FRAH AMINO ACID SEQUENCE SUGGESTS THAT IT MAY BE INVOLVED IN PROTEIN-PROTEIN INTERACTIONS AND REGULATED BY POSFORILACION, PROPONIENDONS INVESTIGATE THIS POSSIBLE PHOSPHORYLATION (WHICH COULD BE MEDIATED BY A KINASE KNOWN AS PKNH) AND THE INTERACTION OF FRAH WITH OTHER PROTEINS, WHICH MAY BE ESSENTIAL IN ITS FUNCTION. RECENTLY OUR GROUP HAS DESCRIBED THAT A DIPEPTIDO, ASPARTYL-ARGININE, PARTICIPATES IN THE TRANSFER OF NITROGEN FROM THE HETEROCYSTS TO THE VEGETATIVE CELLS, AND PRELIMINARY RESULTS FROM OUR LABORATORY HAVE IDENTIFIED IN THE CYANOBACTERIA A PATH OF CATABOLISM OF THE ARGININE THAT WAS PREVIOUSLY UNKNOWN. KEY IN THIS ROUTE WOULD BE A NEW ENZYME THAT REMOVES IN TWO STEPS THE GUANIDINE GROUP FROM ARGININE PRODUCING DIRECTLY PROLINE, PROPONIENDONS INVESTIGATE IN DETAIL THIS ENZYME AND ROUTE. THE STUDIES OF THIS PROJECT WILL PROVIDE NOVEL INFORMATION ON THE PROCESS OF FILAMENTATION AND ON THE METABOLISM RELATED TO THE MULTICELLULAR CHARACTER OF HETEROCYANOCYANOCYANOBACTERIA. (English)
12 October 2021
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LA MULTICELLULARITÉ EST UNE FORME D’ORGANISATION DE LA MATIÈRE VIVANTE QUI A ÉVOLUÉ INDÉPENDAMMENT PLUSIEURS FOIS, ET UNE QUESTION DE GRAND INTÉRÊT BIOLOGIQUE EST QU’ELLE EST COMMUNE ET SPÉCIFIQUE DANS DIFFÉRENTES FORMES DE MULTICELLULARITÉ. LES CYANOBACTÉRIES FILAMENTEUSES FORMANT DES HETEROCYTOS SONT DES ORGANISMES MULTICELLULAIRES DANS LESQUELS DEUX TYPES DE CELLULES MÉTABOLIQUEMENT SPÉCIALISÉES CONTRIBUENT À LA CROISSANCE DU FILAMENT DANS DES CONDITIONS DE CARENCE COMBINÉE EN AZOTE DU MILIEU. LES CELLULES VÉGÉTATIVES FIXENT LE CO2 ATMOSPHÉRIQUE PAR PHOTOSYNTHÈSE OXIGENICA ET TRANSFÈRENT LE CARBONE RÉDUIT AUX HÉTÉROCYSTES, CELLULES SPÉCIALISÉES DANS LA LIAISON DE N2 ATMOSPHÉRIQUE QUI TRANSFÈRENT L’AZOTE FIXÉ AUX CELLULES VÉGÉTATIVES. DANS LE FILAMENT DIAZOTROFICO, IL Y A DONC UN TRANSFERT DE MÉTABOLITES, QUI DOIT ÊTRE AJOUTÉ AU TRANSFERT INTERCELLULAIRE DES PATS MORFOGENO QUI AFFECTE LA DISTRIBUTION DES HÉTÉROCYSTES DANS LE FILAMENT. LE CARACTÈRE MULTICELLULAIRE EST DONC ESSENTIEL DANS LA BIOLOGIE DE CES ORGANISMES. NOUS SOMMES INTÉRESSÉS PAR LES ÉLÉMENTS MOLÉCULAIRES RESPONSABLES DE LA FILAMENTATION, LE PROCESSUS DE PRODUCTION ET DE MAINTIEN DES FILAMENTS, LA COMMUNICATION INTERCELLULAIRE, AINSI QUE LES ASPECTS MÉTABOLIQUES LIÉS AU CARACTÈRE MULTICELLULAIRE DE CES ORGANISMES. NOTRE APPROCHE PART DE L’ÉTUDE DES MUTANTS QUI MONTRENT UN PHÉNOTYPE SPÉCIFIQUE DE FRAGMENTATION DES FILAMENTS, CE QUI A PERMIS D’IDENTIFIER LE GÈNE SEPJ ET L’OPÉRON FRACDE. LES PROTÉINES SEPJ ET FRACD SONT SITUÉES DANS LES SEPTAS FILAMENTS INTERCELLULAIRES ASSURANT L’ADHÉRENCE ET LA COMMUNICATION ENTRE LES CELLULES ADJACENTES. DANS CE PROJET, NOUS AVONS L’INTENTION D’APPROFONDIR LA CONNAISSANCE DES COMPLEXES PROTÉIQUES SEPTIQUES DONT LES PROTÉINES SEPJ ET FRA SEMBLENT FAIRE PARTIE, EN ÉTUDIANT D’ÉVENTUELS COMPOSANTS SUPPLÉMENTAIRES DES COMPLEXES ET LEUR MÉCANISME DE TRANSFERT INTERCELLULAIRE DE SUBSTANCES. REGROUPÉS AVEC L’OPÉRON FRACDE, MAIS TRANSCRIBIENDOSE DANS LA DIRECTION OPPOSÉE, NOUS TROUVONS FRAF, LE SEUL ÉLÉMENT NÉGATIF DE FILAMENTATION QUE NOUS CONNAISSONS, PROPONIENDONS EXPLORE LES RELATIONS DE FRAF AVEC LES ÉLÉMENTS POSITIFS DE LA FILAMENTATION. EN REVANCHE, FRAH EST UNE PROTÉINE DE FILAMENTATION SPÉCIFIQUEMENT LIÉE AUX HÉTÉROCYSTES, DANS LAQUELLE ELLE JOUE UN RÔLE DANS LA RÉORGANISATION DES MEMBRANES INTRACELLULAIRES QUI SONT ESSENTIELLES DANS LEUR BIOÉNERGÉTIQUE. L’ANALYSE DE LA SÉQUENCE D’ACIDES AMINÉS FRAH SUGGÈRE QU’ELLE PEUT ÊTRE IMPLIQUÉE DANS LES INTERACTIONS PROTÉINES-PROTÉINES ET RÉGULÉE PAR POSFORILACION, PROPONIENDONS ÉTUDIE CETTE PHOSPHORYLATION POSSIBLE (QUI POURRAIT ÊTRE MÉDIÉE PAR UNE KINASE CONNUE SOUS LE NOM DE PKNH) ET L’INTERACTION DE FRAH AVEC D’AUTRES PROTÉINES, QUI PEUVENT ÊTRE ESSENTIELLES DANS SA FONCTION. RÉCEMMENT, NOTRE GROUPE A DÉCRIT QU’UN DIPEPTIDO, ASPARTYL-ARGININE, PARTICIPE AU TRANSFERT D’AZOTE DES HÉTÉROCYSTES VERS LES CELLULES VÉGÉTATIVES, ET LES RÉSULTATS PRÉLIMINAIRES DE NOTRE LABORATOIRE ONT IDENTIFIÉ DANS LES CYANOBACTÉRIES UN CHEMIN DE CATABOLISME DE L’ARGININE QUI ÉTAIT AUPARAVANT INCONNU. LA CLÉ DANS CETTE VOIE SERAIT UNE NOUVELLE ENZYME QUI ÉLIMINE EN DEUX ÉTAPES LE GROUPE GUANIDINE DE L’ARGININE PRODUISANT DIRECTEMENT DE LA PROLINE, PROPONIENDONS ÉTUDIER EN DÉTAIL CETTE ENZYME ET CETTE VOIE. LES ÉTUDES DE CE PROJET FOURNIRONT DE NOUVELLES INFORMATIONS SUR LE PROCESSUS DE FILAMENTATION ET SUR LE MÉTABOLISME LIÉ AU CARACTÈRE MULTICELLULAIRE DE HETEROCYANOCYANOBACTERIA. (French)
2 December 2021
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MULTIZELLULARITÄT IST EINE FORM DER ORGANISATION DER LEBENDEN MATERIE, DIE SICH MEHRFACH UNABHÄNGIG ENTWICKELT HAT, UND EINE FRAGE VON GROSSEM BIOLOGISCHEN INTERESSE IST, DASS SIE IN VERSCHIEDENEN FORMEN DER MULTIZELLULARITÄT HÄUFIG UND SPEZIFISCH IST. HETEROCYTOS-BILDENDE FADENFÖRMIGE CYANOBAKTERIEN SIND MULTIZELLULÄRE ORGANISMEN, BEI DENEN ZWEI ARTEN VON METABOLISCH SPEZIALISIERTEN ZELLEN ZUM WACHSTUM DES FILAMENTS UNTER BEDINGUNGEN EINES KOMBINIERTEN STICKSTOFFMANGELS DES MEDIUMS BEITRAGEN. DIE VEGETATIVEN ZELLEN FIXIEREN ATMOSPHÄRISCHE CO2 DURCH OXIGENICA PHOTOSYNTHESE UND ÜBERTRAGEN REDUZIERTEN KOHLENSTOFF AUF HETEROZYSTEN, SPEZIALISIERTE ZELLEN IN DIE BINDUNG VON ATMOSPHÄRISCHEN N2, DIE STICKSTOFF IN VEGETATIVE ZELLEN ÜBERTRAGEN. IM DIAZOTROFICO-FILAMENT ERFOLGT DAHER EINE ÜBERTRAGUNG VON METABOLITEN, DIE DER INTERZELLULÄREN ÜBERTRAGUNG DER MORFOGENO-PATEN ZUGESETZT WERDEN MÜSSEN, DIE DIE VERTEILUNG DER HETEROZYSTEN IM FILAMENT BEEINFLUSSEN. DER MULTIZELLULÄRE CHARAKTER IST DAHER IN DER BIOLOGIE DIESER ORGANISMEN VON WESENTLICHER BEDEUTUNG. WIR INTERESSIEREN UNS FÜR DIE MOLEKULAREN ELEMENTE, DIE FÜR DIE FILAMENTIERUNG, DEN PROZESS DER HERSTELLUNG UND PFLEGE VON FILAMENTEN UND DIE INTERZELLULÄRE KOMMUNIKATION VERANTWORTLICH SIND, SOWIE AN METABOLISCHEN ASPEKTEN, DIE MIT DEM MULTIZELLULÄREN CHARAKTER DIESER ORGANISMEN VERBUNDEN SIND. UNSER ANSATZ BEGINNT MIT DER UNTERSUCHUNG VON MUTANTEN, DIE EINEN SPEZIFISCHEN PHÄNOTYP DER FILAMENTFRAGMENTIERUNG ZEIGEN, DER DIE IDENTIFIZIERUNG DES SEPJ-GENS UND DES FRACDE-OPERS ERMÖGLICHTE. DAS PROTEIN SEPJ UND FRACD BEFINDEN SICH IN DEN INTERZELLULÄREN FILAMENTSEPTEN, DIE HAFTUNG UND KOMMUNIKATION ZWISCHEN BENACHBARTEN ZELLEN BIETEN. IN DIESEM PROJEKT WOLLEN WIR DIE KENNTNISSE DER SEPTALPROTEINKOMPLEXE VERTIEFEN, ZU DENEN DIE PROTEINE SEPJ UND FRA GEHÖREN, UND UNTERSUCHEN MÖGLICHE ZUSÄTZLICHE KOMPONENTEN DER KOMPLEXE UND DEREN MECHANISMUS DER INTERZELLULÄREN ÜBERTRAGUNG VON SUBSTANZEN. GRUPPIERT MIT DEM FRACDE-OPERON, ABER TRANSCRIBIENDOSE IN DIE ENTGEGENGESETZTE RICHTUNG FINDEN WIR FRAF, DAS EINZIGE NEGATIVE ELEMENT DER FILAMENTIERUNG, DAS WIR KENNEN, PROPONIENDONS ERKUNDEN DIE BEZIEHUNGEN VON FRAF ZU DEN POSITIVEN ELEMENTEN DER FILAMENTIERUNG. ANDERERSEITS IST FRAH EIN SPEZIELL AUF DIE HETEROZYSTEN BEZOGENES PROTEIN DER FILAMENTATION, IN DEM ES EINE ROLLE BEI DER REORGANISATION VON INTRAZELLULÄREN MEMBRANEN SPIELT, DIE FÜR IHRE BIOENERGETIK WESENTLICH SIND. DIE ANALYSE DER FRAH-AMINOSÄURESEQUENZ DEUTET DARAUF HIN, DASS SIE AN PROTEIN-PROTEIN-INTERAKTIONEN BETEILIGT UND DURCH POSFORILACION REGULIERT WIRD, UNTERSUCHEN PROPONIENDONS DIESE MÖGLICHE PHOSPHORYLIERUNG (DIE DURCH EINE KINASE, BEKANNT ALS PKNH, VERMITTELT WERDEN KÖNNTE) UND DIE WECHSELWIRKUNG VON FRAH MIT ANDEREN PROTEINEN, DIE FÜR SEINE FUNKTION WESENTLICH SEIN KÖNNEN. VOR KURZEM HAT UNSERE GRUPPE BESCHRIEBEN, DASS EIN DIPEPTIDO, ASPARTYL-ARGININ, AN DER ÜBERTRAGUNG VON STICKSTOFF VON DEN HETEROZYSTEN ZU DEN VEGETATIVEN ZELLEN TEILNIMMT, UND VORLÄUFIGE ERGEBNISSE UNSERES LABORS HABEN IN DEN CYANOBAKTERIEN EINEN PFAD DES KATABOLISMUS DES ARGININ IDENTIFIZIERT, DER ZUVOR UNBEKANNT WAR. SCHLÜSSEL IN DIESER ROUTE WÄRE EIN NEUES ENZYM, DAS IN ZWEI SCHRITTEN DIE GUANIDIN-GRUPPE AUS ARGININ, DIE DIREKT PROLINE PRODUZIERT, ENTFERNT, PROPONIENDONS UNTERSUCHEN IM DETAIL DIESES ENZYM UND ROUTE. DIE STUDIEN DIESES PROJEKTS WERDEN NEUE INFORMATIONEN ÜBER DEN PROZESS DER FILAMENTIERUNG UND DEN STOFFWECHSEL IM ZUSAMMENHANG MIT DEM MULTIZELLULÄREN CHARAKTER VON HETEROCYANOCYANOCYANOBACTERIA LIEFERN. (German)
9 December 2021
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MULTICELLULARITEIT IS EEN VORM VAN ORGANISATIE VAN LEVENDE MATERIE DIE VERSCHILLENDE KEREN ONAFHANKELIJK IS GEËVOLUEERD, EN EEN KWESTIE VAN GROOT BIOLOGISCH BELANG IS DAT HET GEBRUIKELIJK EN SPECIFIEK IS IN VERSCHILLENDE VORMEN VAN MULTICELLULARITEIT. HETEROCYTOS-VORMENDE FILAMENTAIRE CYANOBACTERIËN ZIJN MULTICELLULAIRE ORGANISMEN WAARIN TWEE SOORTEN METABOLISCHE GESPECIALISEERDE CELLEN BIJDRAGEN AAN DE GROEI VAN DE FILAMENT ONDER OMSTANDIGHEDEN VAN GECOMBINEERDE STIKSTOFDEFICIËNTIE VAN HET MEDIUM. DE VEGETATIEVE CELLEN FIX ATMOSFERISCHE CO2 DOOR OXIGENICA FOTOSYNTHESE EN OVERDRACHT VERMINDERDE KOOLSTOF NAAR HETEROCYSTEN, GESPECIALISEERDE CELLEN IN DE BINDING VAN ATMOSFERISCHE N2 DIE STIKSTOF OVERBRENGEN BEVESTIGD AAN VEGETATIEVE CELLEN. IN HET DIAZOTROFICO FILAMENT IS ER DAAROM EEN OVERDRACHT VAN METABOLIETEN, DIE MOET WORDEN TOEGEVOEGD AAN DE INTERCELLULAIRE OVERDRACHT VAN DE MORFOGENO PATS DIE DE DISTRIBUTIE VAN DE HETEROCYSTEN IN DE FILAMENT BEÏNVLOEDT. HET MULTICELLULAIRE KARAKTER IS DUS ESSENTIEEL IN DE BIOLOGIE VAN DEZE ORGANISMEN. WE ZIJN GEÏNTERESSEERD IN DE MOLECULAIRE ELEMENTEN DIE VERANTWOORDELIJK ZIJN VOOR FILAMENTATIE, HET PROCES VAN HET PRODUCEREN EN ONDERHOUDEN VAN FILAMENTEN, EN INTERCELLULAIRE COMMUNICATIE, EVENALS IN METABOLISCHE ASPECTEN DIE VERBAND HOUDEN MET HET MULTICELLULAIRE KARAKTER VAN DEZE ORGANISMEN. ONZE AANPAK BEGINT BIJ DE STUDIE VAN MUTANTEN DIE EEN SPECIFIEK FENOTYPE VAN FILAMENTFRAGMENTATIE VERTONEN, WAARDOOR HET SEPJ-GEN EN HET FRACDE-OPERON KONDEN WORDEN GEÏDENTIFICEERD. HET EIWIT SEPJ EN FRACD BEVINDEN ZICH IN DE INTERCELLULAIRE FILAMENTSEPTA’S DIE ADHESIE EN COMMUNICATIE TUSSEN AANGRENZENDE CELLEN VERSTREKKEN. IN DIT PROJECT ZIJN WE VAN PLAN DE KENNIS TE VERDIEPEN VAN DE SEPTALE EIWITCOMPLEXEN WAARVAN DE EIWITTEN SEPJ EN FRA DEEL LIJKEN TE ZIJN, WAARBIJ WE MOGELIJKE AANVULLENDE COMPONENTEN VAN DE COMPLEXEN EN HUN MECHANISME VAN INTERCELLULAIRE OVERDRACHT VAN STOFFEN BESTUDEREN. GEGROEPEERD MET DE FRACDE-OPERON, MAAR TRANSCRIBIENDOSE IN DE TEGENOVERGESTELDE RICHTING, VINDEN WE FRAF, HET ENIGE NEGATIEVE ELEMENT VAN FILAMENTATIE DAT WE KENNEN, PROPONIENDONS VERKENNEN DE RELATIES VAN FRAF MET DE POSITIEVE ELEMENTEN VAN FILAMENTATIE. AAN DE ANDERE KANT, FRAH IS EEN EIWIT VAN FILAMENTATIE SPECIFIEK GERELATEERD AAN DE HETEROCYSTEN, WAARIN HET EEN ROL SPEELT IN DE REORGANISATIE VAN INTRACELLULAIRE MEMBRANEN DIE ESSENTIEEL ZIJN IN HUN BIO-ENERGETICA. ANALYSE VAN DE FRAH AMINOZUURSEQUENTIE SUGGEREERT DAT HET BETROKKEN KAN ZIJN BIJ EIWIT-EIWITINTERACTIES EN GEREGULEERD DOOR POSFORILACION, PROPONIENDONS ONDERZOEKEN DEZE MOGELIJKE FOSFORYLATIE (DIE ZOU KUNNEN WORDEN GEMEDIEERD DOOR EEN KINASE BEKEND ALS PKNH) EN DE INTERACTIE VAN FRAH MET ANDERE EIWITTEN, DIE ESSENTIEEL KUNNEN ZIJN VOOR ZIJN FUNCTIE. ONLANGS HEEFT ONZE GROEP BESCHREVEN DAT EEN DIPEPTIDO, ASPARTYL-ARGININE, DEELNEEMT AAN DE OVERDRACHT VAN STIKSTOF VAN DE HETEROCYSTEN NAAR DE VEGETATIEVE CELLEN, EN VOORLOPIGE RESULTATEN VAN ONS LABORATORIUM HEBBEN GEÏDENTIFICEERD IN DE CYANOBACTERIËN EEN PAD VAN KATABOLISME VAN DE ARGININE DIE VOORHEEN ONBEKEND WAS. DE SLEUTEL IN DEZE ROUTE ZOU EEN NIEUW ENZYM ZIJN DAT IN TWEE STAPPEN DE GUANIDINEGROEP VERWIJDERT VAN ARGININE DIE DIRECT PROLINE PRODUCEREN, PROPONIENDONS ONDERZOEKEN IN DETAIL DIT ENZYM EN DE ROUTE. DE STUDIES VAN DIT PROJECT ZULLEN NIEUWE INFORMATIE VERSCHAFFEN OVER HET PROCES VAN FILAMENTATIE EN OVER HET METABOLISME GERELATEERD AAN HET MULTICELLULAIRE KARAKTER VAN HETEROCYANOCYANOCYANOBACTERIA. (Dutch)
17 December 2021
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LA MULTICELLULARITÀ È UNA FORMA DI ORGANIZZAZIONE DELLA MATERIA VIVENTE CHE SI È EVOLUTA IN MODO INDIPENDENTE PIÙ VOLTE, E UNA QUESTIONE DI GRANDE INTERESSE BIOLOGICO È CHE È COMUNE E SPECIFICA IN DIVERSE FORME DI MULTICELLULARITÀ. I CIANOBATTERI FILAMENTOSI FORMANTI HETEROCYTOS SONO ORGANISMI MULTICELLULARI IN CUI DUE TIPI DI CELLULE METABOLICAMENTE SPECIALIZZATE CONTRIBUISCONO ALLA CRESCITA DEL FILAMENTO IN CONDIZIONI DI CARENZA COMBINATA DI AZOTO DEL MEZZO. LE CELLULE VEGETATIVE FISSANO LA CO2 ATMOSFERICA ATTRAVERSO LA FOTOSINTESI OXIGENICA E TRASFERISCONO IL CARBONIO RIDOTTO AGLI ETEROCISTI, CELLULE SPECIALIZZATE NEL LEGAME DELL'ATMOSFERA N2 CHE TRASFERISCONO L'AZOTO FISSATO ALLE CELLULE VEGETATIVE. NEL FILAMENTO DIAZOTROFICO C'È QUINDI UN TRASFERIMENTO DI METABOLITI, CHE DEVE ESSERE AGGIUNTO AL TRASFERIMENTO INTERCELLULARE DEI PATS MORFOGENO CHE INFLUENZA LA DISTRIBUZIONE DEGLI ETEROCISTI NEL FILAMENTO. IL CARATTERE MULTICELLULARE È QUINDI ESSENZIALE NELLA BIOLOGIA DI QUESTI ORGANISMI. SIAMO INTERESSATI AGLI ELEMENTI MOLECOLARI RESPONSABILI DELLA FILAMENTAZIONE, AL PROCESSO DI PRODUZIONE E MANTENIMENTO DEI FILAMENTI, ALLA COMUNICAZIONE INTERCELLULARE, NONCHÉ AGLI ASPETTI METABOLICI LEGATI AL CARATTERE MULTICELLULARE DI QUESTI ORGANISMI. IL NOSTRO APPROCCIO PARTE DALLO STUDIO DEI MUTANTI CHE MOSTRANO UNO SPECIFICO FENOTIPO DI FRAMMENTAZIONE DEL FILAMENTO, CHE HA PERMESSO L'IDENTIFICAZIONE DEL GENE SEPJ E DELL'OPERONE FRACDE. LA PROTEINA SEPJ E FRACD SI TROVANO NEI SETTI INTERCELLULARI DEL FILAMENTO CHE FORNISCONO ADESIONE E COMUNICAZIONE TRA LE CELLULE ADIACENTI. IN QUESTO PROGETTO INTENDIAMO APPROFONDIRE LA CONOSCENZA DEI COMPLESSI PROTEICI SETTALI DI CUI LE PROTEINE SEPJ E FRA SEMBRANO FAR PARTE, STUDIANDO POSSIBILI COMPONENTI AGGIUNTIVI DEI COMPLESSI E IL LORO MECCANISMO DI TRASFERIMENTO INTERCELLULARE DELLE SOSTANZE. RAGGRUPPATI CON L'OPERONE FRACDE, MA TRANSCRIBIENDOSE NELLA DIREZIONE OPPOSTA, TROVIAMO FRAF, L'UNICO ELEMENTO NEGATIVO DI FILAMENTAZIONE CHE CONOSCIAMO, PROPONIENDONS ESPLORA LE RELAZIONI DI FRAF CON GLI ELEMENTI POSITIVI DELLA FILAMENTAZIONE. D'ALTRA PARTE, FRAH È UNA PROTEINA DI FILAMENTAZIONE SPECIFICAMENTE CORRELATA AGLI ETEROCISTI, IN CUI HA UN RUOLO NELLA RIORGANIZZAZIONE DELLE MEMBRANE INTRACELLULARI CHE SONO ESSENZIALI NELLA LORO BIOENERGETICA. ANALISI DELLA SEQUENZA DI AMINOACIDI FRAH SUGGERISCE CHE PUÒ ESSERE COINVOLTO NELLE INTERAZIONI PROTEICO-PROTEINE E REGOLATO DA POSFORILACION, PROPONIENDONS STUDIARE QUESTA POSSIBILE FOSFORILAZIONE (CHE POTREBBE ESSERE MEDIATA DA UNA CHINASI CONOSCIUTA COME PKNH) E L'INTERAZIONE DI FRAH CON ALTRE PROTEINE, CHE POSSONO ESSERE ESSENZIALI NELLA SUA FUNZIONE. RECENTEMENTE IL NOSTRO GRUPPO HA DESCRITTO CHE UN DIPEPTIDO, ASPARTYL-ARGININA, PARTECIPA AL TRASFERIMENTO DELL'AZOTO DALLE ETEROCISTI ALLE CELLULE VEGETATIVE, E I RISULTATI PRELIMINARI DEL NOSTRO LABORATORIO HANNO IDENTIFICATO NEI CIANOBATTERI UN PERCORSO DI CATABOLISMO DELL'ARGININA PRECEDENTEMENTE SCONOSCIUTO. CHIAVE IN QUESTA VIA SAREBBE UN NUOVO ENZIMA CHE RIMUOVE IN DUE FASI IL GRUPPO GUANIDINA DALL'ARGININA CHE PRODUCE DIRETTAMENTE PROLINA, PROPONIENDONS STUDIA IN DETTAGLIO QUESTO ENZIMA E VIA. GLI STUDI DI QUESTO PROGETTO FORNIRANNO NUOVE INFORMAZIONI SUL PROCESSO DI FILAMENTAZIONE E SUL METABOLISMO RELATIVO AL CARATTERE MULTICELLULARE DI HETEROCYANOCYANOCYANOBACTERIA. (Italian)
16 January 2022
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Sevilla
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Identifiers
BFU2014-56757-P
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