MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■035    ▼a(MiAaPQ)umichrackham005995
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a574
■1001  ▼aAzaldegui,  Christopher  A.
■24510▼aMechanisms  of  Subcellular  Organization  in  Bacteria
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Michigan▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a226  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-11,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Biteen,  Julie  Suzanne.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Michigan,  2025.
■520    ▼aSpatial  organization  is  a  key  feature  in  all  living  organisms.  Compartmentalization  of  enzymatic  reactions  enables  efficient  cellular  metabolism,  and  intracellular  transport  ensures  that  molecular  machinery  localizes  to  the  correct  places  at  the  correct  times.  Bacteria  often  lack  the  mechanisms  employed  by  eukaryotic  systems  to  achieve  spatial  organization,  such  as  membrane-bound  organelles  and  linear  transport  by  motor  proteins  on  filaments.  Instead,  bacteria  utilize  self-organizing  protein  systems  to  achieve  compartmentalization  and  transport.  This  dissertation  aims  to  understand  the  mechanisms  used  by  bacteria  for  subcellular  organization.  Chapter  1  provides  background  on  these  organization  strategies  and  highlights  the  specific  systems  investigated:  biomolecular  condensates  and  the  positioning  system  of  a  bacterial  microcompartment  (BMC).  Chapter  2  delineates  the  principles  of  single-molecule  fluorescence  microscopy,  single-particle  tracking  (SPT),  and  cryogenic  correlative  light  and  electron  microscopy  (cryoCLEM).To  compartmentalize  enzymatic  reactions,  bacteria  have  developed  protein-based  organelles  such  as  BMCs  and  biomolecular  condensates.  Despite  the  growing  literature  describing  condensate-forming  bacterial  proteins  in  vitro,  their  correlation  to  in  vivo  properties  is  lacking.  To  address  this  gap,  I  developed  an  experimental  framework  to  assess  biomolecular  condensates  in  live  bacterial  cells  in  Chapter  3.  I  used  quantitative  fluorescence  microscopy  and  single-molecule  tracking  to  systematically  examine  the  conditions  for  condensate  formation,  their  reversibility,  and  the  dynamics  of  their  components.  We  also  discovered  that  IbpA,  an  established  marker  for  insoluble  aggregates,  localizes  to  condensates  differently  than  aggregates.  Our  work  distinguishes  between  the  behaviors  of  condensates  and  aggregates,  demonstrating  that  condensates  can  reversibly  form  despite  having  different  material  states.BMCs  are  also  spatially  organized  in  the  cell.  The  most  extensively  studied  BMC  is  the  carboxysome,  which  selectively  concentrates  the  enzyme  ribulose-1,5-biphosphate  carboxylase/oxygenase  (RuBisCO)  with  carbon  dioxide  to  efficiently  catalyze  carbon  fixation  in  many  autotrophic  bacteria.  Carboxysomes  are  positioned  along  the  cell  length  by  the  Maintenance  of  carboxysome  distribution  (Mcd)  system.  McdA  is  a  DNA-binding  deviant  Walker-like  ATPase  similar  to  the  ParA/MinD  ATPase  family,  which  bacteria  employ  to  organize  crucial  components  like  genetic  material  and  cell  division  machinery.  McdB  is  an  adaptor  protein  that  localizes  to  carboxysomes  and  connects  them  with  McdA.  While  the  functions  of  McdA  and  McdB  are  known,  their  positioning  mechanism  is  unknown.  In  Chapter  4,  I  investigate  the  dynamics  of  carboxysomes  and  McdA  by  live-cell  fluorescence  microscopy,  single-particle  tracking,  and  biochemical  assays.  I  show  that  McdA  is  a  DNA-binding  protein  and  that  its  kinetics  and  mobility  drive  the  regular  positioning  of  carboxysomes  on  the  nucleoid.  These  results  provide  the  first  quantitative  description  of  BMC  positioning  in  bacteria.cryoCLEM  is  an  approach  that  couples  the  strengths  of  fluorescence  and  electron  microscopy  to  provide  molecular  specificity  to  cellular  structures.  To  extend  these  capabilities  for  a  more  comprehensive  investigation  of  cellular  structures,  I  develop  biosensor  cryoCLEM  in  Chapter  5.  I  identify  fluorescent  biosensors  compatible  with  cryogenic  conditions  that  report  on  molecular  crowding,  pH,  and  calcium  to  provide  physiological  context  to  the  high-resolution  cellular  structures  acquired  by  cryoEM.Finally,  in  Chapter  6,  I  summarize  the  findings  presented  and  provide  future  directions  for  each  investigation.  This  dissertation  deepens  our  understanding  of  spatial  organization  in  bacteria  and  provides  an  imaging-based  approach  that  can  be  implemented  to  obtain  high-resolution  structures  with  local  environmental  information.
■590    ▼aSchool  code:  0127.
■650  4▼aBiochemistry
■650  4▼aBiophysics
■650  4▼aMicrobiology
■650  4▼aCellular  biology
■650  4▼aMolecular  biology
■653    ▼aBacterial  subcellular  organization
■653    ▼aFluorescence  microscopy
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■653    ▼aBacterial  organelles
■653    ▼aBacterial  microcompartment
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■690    ▼a0410
■690    ▼a0307
■71020▼aUniversity  of  Michigan▼bChemical  Biology.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-11B.
■790    ▼a0127
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358148▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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