Как бактерии в биоплёнках держатся вместе и распространяются

Биоплёнки — повсеместные бактериальные сообщества, погружённые в слизистую матрицу. Они крайне устойчивы к антибиотикам и прочно прилипают к поверхностям, включая живые ткани. Считается, что клетки в биоплёнке склеены этой матрицей, но биохимические основы взаимодействий изучены плохо.

Исследователи из Йельского университета изучили, как бактерии Vibrio cholerae (возбудитель холеры) объединяются в биоплёнки, а затем покидают их для распространения. Работа опубликована в Nature Communications.

Ключевые открытия:

• Матрица не клей: Основной компонент матрицы — экзополисахариды (EPS), длинные сахарные цепи. Оказалось, что очищенные EPS не липкие для клеток, а наоборот, отталкивают те клетки, которые сами не производят EPS.
• "Членский билет": Бактерии, производящие EPS, притягиваются друг к другу и образуют сообщество, исключая "безбилетников", которые EPS не производят. Профессор Цзин Янь сравнил это с членством в клубе: "Если вы платите цену за производство EPS, вас приветствуют в клубе".
• Стратегия распространения: По мере старения биоплёнки бактерии изменяют свою поверхность, переключая взаимодействие между производящими EPS клетками и матрицей с притяжения на отталкивание. Это позволяет им покинуть биоплёнку и сформировать новые колонии.

"Эта умная стратегия помогает бактериям расселяться группами, готовыми колонизировать новые среды", — пояснил ведущий автор исследования Алексис Моро.

Понимание этих молекулярных и биофизических взаимодействий может привести к новым стратегиям борьбы с инфекциями, связанными с биоплёнками.