Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Engineered bacteria can make the ultimate sacrifice

21.11.2012
Scientists have engineered bacteria that are capable of sacrificing themselves for the good of the bacterial population. These altruistically inclined bacteria, which are described online in the journal Molecular Systems Biology, can be used to demonstrate the conditions where programmed cell death becomes a distinct advantage for the survival of the bacterial population.

"We have used a synthetic biology approach to explicitly measure and test the adaptive advantage of programmed bacterial cell death in Escherichia coli," said Lingchong You, senior author of the study and an associate professor at the Department of Biomedical Engineering, Duke University, and the Duke Institute for Genome Sciences & Policy.

"The system is tunable which means that the extent of altruistic death in the bacterial population can be increased. We are therefore able to control the extent of programmed cell death as well as test the benefits of altruistic death under different conditions." The lead author of the study is Yu Tanouchi, a graduate student in the Department of Biomedical Engineering. Anand Pai and Nicolas Buchler also contributed to the work.

Scientists have known for some time that programmed cell death can be linked to the response of bacteria to stressful conditions, for example starvation of amino acids or the presence of competitor molecules. However, it is not clear why cells should choose to die under such conditions since it gives them no immediate advantages. Some researchers have suggested that programmed cell death allows cells to provide benefits to their survivors but until now it has been difficult to test this directly in experiments.

The researchers used synthetic biology procedures to engineer Escherichia coli in such a way that the bacterial cells are capable of suicidal behavior and promoting the good of the bacterial population. To do so they introduced a gene circuit, which consists of two modules, into the bacteria. If the "suicide module" is active it leads to the rupture and death of some bacterial cells when they are challenged with the antibiotic 6-aminopenicillanic acid. If the "public good" module is expressed, a modified form of the enzyme beta-lactamase is produced, which protects surviving cells from rupture or lysis by breaking down the antibiotic. This protection only occurs when the enzyme is released from inside the bacterial cells that make the ultimate sacrifice and die after rupture.

"Our results clearly demonstrate that it is possible to have conditions where the death of some bacteria confers an advantage for the overall population of bacteria," remarked You. "The optimal death rate for the bacterial population emerges after sufficient time has passed and is clearly visible in our system."

The scientists were also able to provide a possible explanation for the "Eagle effect", an unexpected phenomenon where bacteria appear to grow better when treated with higher antibiotic concentrations. "Overall our results fill in a conceptual gap in understanding the evolutionary dynamics of programmed bacterial death during stress and have implications for designing intervention strategies for effective treatment of bacterial infections with antibiotics," concluded You.

Programming stress-induced altruistic death in engineered bacteria
Yu Tanouchi, Anand Pai, Nicolas E Buchler, Lingchong You
Read the paper:
http://www.nature.com/msb
doi: 10.1038/msb.2012.50
Further information on Molecular Systems Biology is available at http://www.nature.com/msb

Media Contacts

Barry Whyte
Head | Public Relations and Communications
Yvonne Kaul
Communications Offer
Tel: +49 6221 8891 108/111
communications@embo.org
About EMBO
EMBO stands for excellence in the life sciences. The organization enables the best science by supporting talented researchers, stimulating scientific exchange and advancing policies for a world-class European research environment.

EMBO is an organization of 1500 leading life scientist members that fosters new generations of researchers to produce world-class scientific results. EMBO helps young scientists to advance their research, promote their international reputations and ensure their mobility. Courses, workshops, conferences and scientific journals disseminate the latest research and offer training in cutting-edge techniques to maintain high standards of excellence in research practice. EMBO helps to shape science and research policy by seeking input and feedback from our community and by following closely the trends in science in Europe.

Barry Whyte | EurekAlert!
Further information:
http://www.embo.org

More articles from Life Sciences:

nachricht 'Y' a protein unicorn might matter in glaucoma
23.10.2017 | Georgia Institute of Technology

nachricht Microfluidics probe 'cholesterol' of the oil industry
23.10.2017 | Rice University

All articles from Life Sciences >>>

The most recent press releases about innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie