Contact-dependent growth inhibition (CDI) in bacteria
- Reference number
- ICA12-0025
- Start and end dates
- 140101-171231
- Amount granted
- 3 000 000 SEK
- Administrative organization
- Uppsala University
- Research area
- Life Sciences
Summary
Contact-dependent inhibition (CDI) is a recently discovered phenomenon in bacteria, where bacteria harboring the system are able to inhibit the growth of other bacteria through direct cell-to-cell contact. The first observation of CDI came from E. coli but CDI-systems can been found throughout the bacterial world including Salmonella, Yersinia, Burkholderia and Dickeya and these systems have not been studied in detail up to date. Recent data suggest that CDI systems use species specific receptors on the target cell surface for binding and delivery of toxin. Another aspect of this project is the emergence of antibiotic resistant bacteria, which calls out for new methods of treating infections caused by bacterial pathogens. One new way of treating infections is the usage of probiotics, for example in the use of probiotic E. coli in the treatment of diarrheal and inflammatory bowel diseases. We suggest that the CDI-system could be used to construct even more effective probiotic E. coli by arming the E.coli with multiple CDI systems targeting a specific pathogen. Here we propose to characterize the CDI-systems further, aiming to understand the evolutionary purpose of these systems as well as to identify target cell receptors for the yet uncharacterized systems. We also propose to construct probiotic E. coli expressing contact-dependent antibacterial systems (CDI) that will inhibit the growth of enterotoxigenic E. coli (ETEC) or Salmonella.
Popular science description
Ett nytt fynd visar på att en del bakterier har system som kan användas till att hämma tillväxten av andra bakterier som saknar detta system vid cell-cellkontakt. Detta system som först upptäcktes i bakterien Escherichia coli (E. coli) har studerats till en viss del men mycket är fortfarande oklart, som till exempel exakt vad systemen används till i naturen. Dessa system har dessutom visat sig vara vida spritt i den bakteriella världen, där det har hittas i princip i alla bakterier och där systemen ännu inte har studerats i detalj. I naturen skulle bakterier kunna använda ett sådant system för att gömma sig från värdorganismens immunförsvar, eftersom inhiberingen sätter dem i en metabolt inaktivt tillstånd. Eller så kan det helt enkelt användas för att hindra tillväxten av andra bakterier så att näringsresurser frigörs och blir tillgängliga endast för bakterien med inhiberingssystemet. En annan aspekt av detta projekt är den ökande uppkomsten av antibiotika resistenta bakterier världen över. Uppkomsten av multi-resistenta patogener, som är resistenta mot nästan alla antibiotika vi känner till idag hotar att vrida tillbaka klockan till den tid då antibiotika ännu inte var uppfunnet och då vanliga infektioner som lugninflammation alltför ofta hade en dödlig utgång. Det finns en stor efterfrågan på nya metoder för att behandla bakteriella infektioner och ett exempel är användandet av en specifik E. coli som probiotika vid behandling av diarré och inflammatoriska magtarmsjukdomar. Vi tror att det nyfunna kontakt-beroende inhiberingssystemet skulle kunna användas till att skapa ett ännu potentare probiotika som skulle kunna användas till att behandla och förebygga bakteriella infektioner som diarré, urinvägsinfektioner eller inflammatoriska magtarmsjukdomar. Syftet med detta projekt är att karakterisera det nyfunna och andra nya kontakt-beroende inhiberingssystem mer i detalj, bland annat genom att ta reda på varför dessa system existerar och genom att hitta receptorer for de ännu okarakteriserade systemen. Dessutom planerar vi att skapa probiotiska E. coli stammar som uttrycker flera kontakt-beroende antibakteriella system som specifikt ska inhibera tillväxten av enterotoxiska E. coli (ETEC) eller Salmonella.