Как слизистая плёнка помогает бактериям выживать

Бактерия Clostridium perfringens формирует защитные биоплёнки, структура которых меняется в зависимости от температуры. Новое исследование раскрыло ключевой белок, регулирующий этот процесс.

Ключевое открытие

Исследователи из Университета Цукубы обнаружили новый внеклеточный белок BsaA, который необходим для формирования стабильной биоплёнки при 25°C. Без BsaA бактерии образуют только хрупкую плёнку или плотно прикреплённый слой.

Механизм защиты

• C. perfringens вызывает пищевые отравления, газовую гангрену и диарею. Будучи анаэробом, она уязвима в кислородной среде.
• Ранее было показано, что при 37°C бактерии образуют плотный адгезивный биослой, а при 25°C — более толстую пелликулярную биоплёнку.
• Белок BsaA секретируется наружу и полимеризуется, формируя каркас стабильной биоплёнки. Бактерии, лишённые BsaA, демонстрируют значительно более низкую выживаемость при воздействии антибиотика пенициллина G или кислорода.

Клеточная гетерогенность

• Производство BsaA контролируется белком SipW.
• Используя флуоресцентную микроскопию, учёные выяснили, что не все клетки в популяции производят SipW.
• При 25°C клетки, не производящие SipW, располагаются у поверхности субстрата и покрываются клетками, производящими SipW (и, следовательно, BsaA).
• При повышении температуры до 37°C популяция клеток, производящих SipW, резко сокращается.

Значение исследования

Гетерогенная экспрессия SipW/BsaA создаёт стратегию защиты: клетки с высокой толерантностью к внешним угрозам защищают уязвимую субпопуляцию. Это объясняет, как сообщество C. perfringens адаптируется к изменениям температуры (например, при выходе из кишечника хозяина) и обеспечивает выживание.

Работа, опубликованная в npj Biofilms and Microbiomes, углубляет понимание свойств биоплёнок и может помочь в разработке новых антибактериальных стратегий.