Разработан штамм для оптического контроля движения бактерий

Исследователи из Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук под руководством Цзинь Фань совместно с группой Лю Чжи из Хуачжунского университета науки и технологий создали генетически модифицированный штамм на основе синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa). Этот штамм позволяет с помощью света контролировать двигательное поведение бактерий и процесс заражения хозяина.

Исследование опубликовано в журнале ACS Synthetic Biology.

Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) — важный вторичный мессенджер, который контролирует метаболизм углерода, биогенез пилей IVa типа (TEP) и вирулентность у Pseudomonas aeruginosa.

Когда цАМФ регулирует определённую физиологическую функцию у бактерий, он обычно одновременно регулирует уровни экспрессии нескольких белковых компонентов, влияющих на эту функцию.

В данной работе учёные создали модифицированный штамм P. aeruginosa (названный pactm) с уровнем внутриклеточного цАМФ, зависящим от света. Для этого в бактерии был введён ген фотоактивируемой аденилатциклазы (bPAC).

Полученный штамм может обратимо изменять свою способность к скользящему движению (twitching motility) и заражению хозяина в ответ на облучение синим светом. При освещении синим светом экспрессия промотора, реагирующего на цАМФ, в pactm увеличилась в 15 раз, а способность к скользящему движению — в 8 раз.

Модель подкожной инфекции на голых мышах показала, что площадь поражения кожи, вызванного инфекцией pactm, увеличилась в 14 раз. Таким образом, эта работа предлагает решение для создания контролируемой модели экспериментальной инфекции.

Кроме того, исследователи смогли направлять расширение бактериальной популяции, проектируя макроскопический режим освещения. Это открывает удобные возможности для изучения контакт-зависимых взаимодействий между микроорганизмами.