粘泥如何幫助細菌生存

研究人員發現，產氣莢膜梭菌通過調節新型細胞外蛋白BsaA的表達，在不同溫度下調節其生物膜的結構。

他們表明，當溫度從25°C升高到37°C時，產生BsaA的細胞數量會減少，並且產生BsaA的細胞會覆蓋非產生BsaA的細胞，以提供對外部壓力的耐受性。

這些發現有助於了解細菌如何適應其生存環境。

細菌具有適應環境的能力，可以抵抗宿主的免疫防禦。

一種這樣的生存策略包括形成防止免疫系統或抗生素到達細菌的生物膜。

筑波大學的研究人員在一項新研究中發現，由於產氣莢膜梭菌產生的新型胞外蛋白BsaA的產生，溫度變化對生物膜結構的調節受到調節。

產氣莢膜梭菌生活在各種環境、土壤和動物的腸道中，並可能引起食物中毒，氣體壞疽和與抗生素有關的腹瀉。

這是一種厭氧細菌，由於存在氧氣而無法在宿主外部生長。

雖然眾所周知它可以變成孢子以逃避環境攻擊，但直到最近才證明產氣莢膜梭菌也具有形成生物膜的能力。

在這些生物膜中，產氣莢膜梭菌細菌群落覆蓋在所謂的細胞外聚合物（EPS）的緻密基質中，其中包含蛋白質、核酸和糖分子，從而保護自己免受外部危害。

迄今為止，尚不清楚產氣莢膜梭菌如何 正在使用生物膜在富含氧氣的環境中生存。

以前已經證明溫度是影響產氣莢膜梭菌生物膜形態的環境線索。

儘管在較高的溫度（例如37°C）下，細菌會附著在表面並密集地粘附在粘附的生物膜中，但在較低的溫度下，它們會形成更厚的，類似防護膜的生物膜。

科研人員想知道它們如何調節結構應對溫度變化的生物膜。

為了實現他們的目標，研究人員在產氣莢膜梭菌中建立了一個1360個突變（基因敲除）細胞的文庫，以了解在25°C形成膜狀生物膜所需的蛋白質。

在整個篩選過程中，他們注意到細菌內部產生並轉移到外部的一種稱為BsaA的新蛋白質。

沒有BsaA，細菌只能形成脆弱的防護膜生物膜或粘附的生物膜。

研究人員隨後發現，多種BsaA蛋白在細胞外的聚合物處聚集，從而能夠形成穩定的生物膜。

與正常的產氣莢膜梭菌相比，當缺乏抗生素青黴素G或氧氣時，缺乏BsaA的產氣莢膜梭菌的存活率顯著降低。

結果表明，BsaA對於在25°C下形成薄膜狀生物膜和賦予對抗生素的耐受性是必需的。

他們知道生物膜包含異質性細胞群，這導致多細胞行為。

因此，他們想知道細胞異質性是否會影響BsaA的產生，進而影響薄膜狀生物膜的形成。

研究人員發現蛋白質SipW控制著BsaA聚合成生物膜，並以此來研究生物膜的形成。

通過構建產氣莢膜梭菌當產生SipW時，它會產生螢光蛋白，因此可以通過螢光顯微鏡對這些細胞進行追蹤，研究人員能夠證明並非所有細菌都能產生SipW。

此外，他們發現，當溫度從25°C升高到37°C時，產生SipW的細菌數量開始顯著下降。

有趣的是，在25°C，不產生SipW的細胞位於細菌所坐的表面附近，並被產生SipW的細胞所覆蓋。

SipW以及BsaA的異質生產可能因此確保那些對外部危害具有較高耐受性的細胞保護處於危險中的細菌亞群。

在25°C時，產氣莢膜梭菌更可能受到外界壓力。

他們的結果為產氣莢膜梭菌群落如何確保其在溫度變化時保持保護提供了解釋。

這項研究有助於理解生物膜的特性和提供了開發新抗菌策略的見解。