fototakse er organismernes evne til at bevæge sig retningsbestemt som reaktion på en lyskilde. Mange cyanobakterier udviser fototakse, både mod og væk fra en lyskilde. I miljøet er evnen til at bevæge sig ind i optimale lysforhold for fotosyntese sandsynligvis en fordel. Vi er især interesserede i, hvordan celler opfatter lys med forskellige bølgelængder; de involverede fotoreceptorer og signaltransduktionskaskaden involveret i denne proces.

for at dissekere processen med motilitet og fototakse i Synechocystis sp. vi genererede et bibliotek med transposon-mærkede motilitetsmutanter. Flere af disse mærkede motilitetsmutanter kortlagt til kemotakslignende gener på loci, som vi kaldte skattelokalet. Rollerne af kemotaksisproteiner i signaltransduktion er ret godt forstået i flagellerede enteriske bakterier, men meget mindre i andre systemer. Synechocystis sp. har tre skat loci, hvoraf to er involveret i motilitetssvar. Forstyrrelse af skatte1-locus (som indeholder en fotoreceptor, Skat1) producerer mutanter, der er negativt fototaktiske, mens skatte3-mutanter er ikke-bevægelige og har ingen pili. Flere nye mutanter, der er afvigende i fototakse, karakteriseres ved hjælp af biokemiske og genetiske tilgange. Vi har udviklet en foreløbig model for fototakse og udvikler et system til analyse af fototakse i termofile cyanobakterier isoleret fra mikrobielle måtter.
vi har vist, at I modellen organisme Synechocystis. sp. fototakse er et overfladeafhængigt fænomen, der kræver Type IV pili snarere end flagella. Mange gramnegative bakterier har Type IV pili, som er lange multifunktionelle, proteinholdige overfladevedhæng. Interessant nok kræves Type IV pili til forskellige funktioner såsom social motilitet, værtspatogengenkendelse, evnen til at optage eksogent DNA og i biofilmdannelse.

i øjeblikket bruger vi time lapse-videomikroskopi og sporingsprogrammer til at følge enkeltceller og populationer for at stille grundlæggende spørgsmål om de parametre, der styrer motilitet. I samarbejde med Doron Levy (Institut for Matematik, University of Maryland) modellerer vi social dynamik i overfladeafhængig motilitet. Vi har for nylig også oprettet samarbejde med K. C. Huangs gruppe (Institut for Bioengineering, Stanford) for at simulere og kontrollere overfladeafhængig motilitet. Det er sandsynligt, at celler fungerer som grupper og dynamik i gruppekommunikation kan formidles gennem pili og molekylære signaler såsom cAMP. Kommunikationens rolle er særlig relevant for mikrobielle måtter og andre bakteriesamfund i naturlige miljøer.

film og billeder: kommer snart!

relevante publikationer (PDF-version tilgængelig under Publikationer)
1. Burriesci M. Og Bhaya D. (2008) sporing fototaktiske reaktioner og modellering motilitet af Synechocystis sp. stamme PCC6803 J. Photochem. Photobiol. 91 (2-3): 77-86
2. Bhaya, D, Levy, D., Receijo, T. Gruppedynamik af fototakse: interagerende stokastiske mange-partikler systemer og deres kontinuum grænse, i S. Bensoni-sonde og D. Serre (Eds.), “Hyperbolske problemer: teori, Numerik, applikationer”, Proceedings of the ellevte internationale konference om hyperbolske problemer, Lyon, 2006. Springer-Verlag, Berlin, 2008, s.145-159.
3. Bhaya, D., (2004) lys betyder noget: fototakse og signaltransduktion i encellede cyanobakterier Mol. Mikrobiol. 53: 745-754
4. Ng, Grossman A. R. og D. Bhaya (2003) flere lysindgange styrer fototaksen i Synechocystis sp. Stamme PCC6803 J.Bakteriol 185: 1599-607.
5. Bhaya D, Takahashi A, Shahi P. og A R. Grossman (2001) nye motilitetsmutanter fra Synechocystis PCC6803 genereret ved in vitro transposon mutagenese. J. Bakteriol. 183: 6140-6143
6. Bhaya, D., Phaseli F, Nakasugi K. N. og Burriesci M., (2006) fototakse og nedsat motilitet i adenylylcyclase og cyclase-receptorproteinmutanter af Synechocystis sp. Stamme PCC6803 J. Bacteriol 188: 7306-7610
7. Bhaya D, Takahashi, A og A R. Grossman (2001) let regulering af TypeIV pilus-afhængig motilitet af kemosensorlignende elementer i Synechocystis PCC 6803. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98: 7540-7545
8. Bhaya, D, N. R. Bianco, D. Bryant og A. R. Grossman (2000) Type IV pilus biogenese og motilitet i cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803. Mol. Mikrobiol. 37: 941-951
9. Bhaya, D. og A. R. Grossman (1999) rollen som en alternativ Sigma-faktor i motilitet og pilusdannelse i cyanobacterium Synechocystis sp. stamme PCC6803. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96: 3188-3193