icky，粘性細(xì)菌生物膜的秘密在于微生物的纖維素

為了構(gòu)建有彈性的菌落，細(xì)菌對(duì)細(xì)胞中常見的物質(zhì)進(jìn)行了驚人的調(diào)整。

研究人員在1月19日的“ 科學(xué)”雜志上報(bào)告說，大腸桿菌和其他細(xì)菌產(chǎn)生的纖維素的生化添加使它們能夠產(chǎn)生抗破壞的菌落。被稱為生物膜的這些微生物菌落可以在醫(yī)療設(shè)備上或體內(nèi)形成，導(dǎo)致難以治療的感染，可抵抗抗生素。弄清楚如何通過改變細(xì)菌的纖維素來削弱這些薄膜可以帶來新的治療方法。

纖維素是地球上最豐富的天然聚合物。它使芹菜粘稠，植物的細(xì)胞壁僵硬。該物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單：糖葡萄糖的一堆副本 - 確切的數(shù)字可以變化 - 像串在一起的串珠一樣串起來。

雖然聚合物最好與植物結(jié)合，但一些細(xì)菌也會(huì)產(chǎn)生纖維素。微生物分泌它并用它來構(gòu)建支持生物膜生長(zhǎng)的細(xì)胞周圍的支架。研究合著者，斯坦福大學(xué)的化學(xué)生物學(xué)家Lynette Cegelski說，在生物膜中，纖維素就像“將所有磚塊固定在一起的砂漿”。

當(dāng)Cegelski和她的同事使用一種稱為核磁共振光譜的技術(shù)來分析大腸桿菌樣本周圍的生物膜時(shí)，研究人員得到了一個(gè)驚喜。由細(xì)菌制成的纖維素不同于由植物制成的纖維素。

細(xì)菌纖維素不僅僅是一串葡萄糖單元，而且還含有含氮和磷的附屬物。實(shí)驗(yàn)表明，大腸桿菌的附屬物附加物會(huì)影響細(xì)菌形成菌落的方式。通常，細(xì)菌纖維素旋轉(zhuǎn)成長(zhǎng)卷須，與不同種類的粘性蛋白質(zhì)纖維一起形成籃狀結(jié)構(gòu)，其懸浮個(gè)體細(xì)菌并將它們結(jié)合在一起形成彈性網(wǎng)。但是當(dāng)研究人員對(duì)細(xì)菌進(jìn)行基因改造以生產(chǎn)未經(jīng)修飾的纖維素時(shí)，纖維素會(huì)形成較短的纖維。這使得生物膜基質(zhì)變?nèi)酢Ｋ帽∧?duì)產(chǎn)生纖維素破壞酶的微生物的耐受性也較低。

其他研究之前研究過細(xì)菌纖維素。但沒有人意識(shí)到它被修改了。這是因?yàn)闄z查生物膜的常用方法包括在該過程的一個(gè)步驟中將材料溶解在酸中，這破壞了這種修飾。

這項(xiàng)新研究還確定了一種基因的作用，研究人員知道這種基因在某種程度上與細(xì)菌中的纖維素生成有關(guān)，但不確定如何。該基因提供了一種酶的說明，該酶在產(chǎn)生葡萄糖鏈后將附屬物連接到葡萄糖鏈上，在纖維素離開細(xì)胞之前改變它。Cegelski說，靶向負(fù)責(zé)這種修飾的基因或酶最終可能是削弱生物膜的一種方法。

細(xì)菌制造纖維素并分泌纖維素以構(gòu)建生物膜的過程已經(jīng)非常復(fù)雜，受到十幾種不同基因共同作用的調(diào)節(jié)。巴黎Institut巴斯德研究所的微生物遺傳學(xué)家Jean-Marc Ghigo說，添加一種可以“潛入這種機(jī)器”并附著在附屬物上的酶使得這個(gè)故事變得更加復(fù)雜，他沒有參與這項(xiàng)研究。“我認(rèn)為這很酷。”

其他種類的細(xì)菌，如沙門氏菌，也產(chǎn)生改性纖維素，Cegelski和她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)。她計(jì)劃對(duì)細(xì)菌進(jìn)行更廣泛的調(diào)查，以確定它的普遍程度。

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