More than a transcription factor: Spo0A mediates phenotypic heterogeneity and controls replication in Bacillus subtilis

Promotie: mw. I.G. de Jong, 11.00 uur, Aula Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: More than a transcription factor: Spo0A mediates phenotypic heterogeneity and controls replication in Bacillus subtilis

Promotor(s): prof.dr. O.P. Kuipers

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Regulatie celdifferentiatie door de transcriptiefactor Spo0A

De bodembacterieBacillus subtiliswordt veel gebruikt als modelorganisme om celdifferentiatie te bestuderen. Een van de belangrijkste regulatoreiwitten van celdifferentiatie is de transcriptiefactor Spo0A. Imke de Jong deed onderzoek naar het fenomeen fenotypische heterogeniteit (verschillen tussen individuele cellen) dat optreedt in stress-gerelateerde regulatieprocessen, waar Spo0A een rol bij speelt. Ze laat zien hoe motiliteit, competentie, proteaseproductie, predatie, kannibalisme, voedingsbehoefte en sporulatie bestudeerd kunnen worden op populatieniveau en op het niveau van de enkele cel. Haar resultaten laten zien dat onder elke stressconditie er fenotypische heterogeniteit optreedt en dat het niveau van heterogeniteit varieert in de tijd. Heel interessant is dat niet de cellen die reeds geadapteerd zijn aan de specifieke stressconditie het meest bijdragen aan de overleving van een bacteriële culture, maar juist de niet geadapteerde cellen met een hoge intrinsieke cellulaire fitness wanneer deze blootgesteld worden aan een nieuwe stressconditie. Met behulp van tijdopgeloste fluorescentiemicroscopie kon De Jong aantonen dat heterogeniteit tijdens sporulatie wordt veroorzaakt door verschillen in de tijdstippen waarop Spo0A geactiveerd wordt. Behalve dat Spo0A als een transcriptiefactor fungeert, is er ook gesuggereerd dat het de DNA-replicatie kan remmen door te binden aan de replicatieorigen (oriC). Deze hypothese heeft De Jong onderzocht en daarmee aangetoond dat moedercellen die minder Spo0A bindingsplaatsen op hetoriC-gedeelte hebben, een verhoogde replicatie vertonen. De sporen die uit deze stammen geïsoleerd konden worden, vertonen een toegenomen heterogeniteit wat betreft germinatie en uitgroei en laten minder nakomelingen achter dan wildtype sporen.

Imke de Jong-van Baarle (Duitsland, 1980) studeerde moleculaire biologie en biotechnologie aan de Rijksuniversiteit Groningen, waar zij haar promotieonderzoek deed bij de vakgroep Molecular Genetics van het Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB). Haar onderzoek werd gefinancierd door NWO and BaCell/SysMO. Inmiddels werkt zij als postdoc aan de universiteit van Basel.