Las bacterias tienen la capacidad de adaptarse a su entorno para sobrevivir a las defensas inmunitarias del huésped. Una de esas estrategias de supervivencia incluye la formación de una biopelícula que evita que el sistema inmunológico o los antibióticos lleguen a las bacterias. En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad deTsukuba reveló que las modulaciones de la estructura de la biopelícula como resultado de los cambios de temperatura están reguladas por la producción de una nueva proteína extracelular llamada BsaA en la bacteria C. perfringens produce.
C. perfringens vive en diversos ambientes, el suelo y los intestinos de los animales, y puede causar intoxicación alimentaria, gangrena gaseosa y diarrea asociada a antibióticos. Es una bacteria anaeróbica que no puede crecer fuera de un huésped debido a la presencia de oxígeno.Es de conocimiento común que puede convertirse en esporas para evadir los ataques ambientales, no fue hasta hace poco que C. perfringens se demostró que también tiene la capacidad de formar biopelículas. En estas biopelículas, una comunidad de C. perfringens las bacterias se cubren con una matriz densa de las llamadas sustancias poliméricas extracelulares EPS, que contienen proteínas, ácidos nucleicos y moléculas de azúcar, protegiéndose así de los peligros externos. Hasta la fecha, no está claro cómo C. perfringens utiliza biopelículas para sobrevivir en entornos ricos en oxígeno.
"Hemos demostrado anteriormente que la temperatura es una señal ambiental que influye C. perfringens morfología de la biopelícula ", dice el autor correspondiente del estudio, el profesor Nobuhiko Nomura. Aunque a temperaturas más altas, como 37 ° C, las bacterias se adhieren a las superficies y se acumulan densamente en una biopelícula adherente, a temperaturas más bajas forman una película más gruesacomo una biopelícula. Queríamos saber cómo pueden modular la estructura de su biopelícula en respuesta a los cambios de temperatura ".
Para lograr su objetivo, los investigadores construyeron una biblioteca de 1360 células mutantes gen knockout en C. perfringens para ver qué proteínas se requieren para formar una biopelícula similar a una película a 25 ° C. A lo largo de su selección, notaron la presencia de una nueva proteína llamada BsaA que se produce dentro de la bacteria y se transporta al exterior. Sin BsaA, elLas bacterias formaron un biofilm de película frágil o solo un biofilm adherente. Luego, los investigadores demostraron que múltiples proteínas BsaA se ensamblan en un polímero fuera de las células para permitir la formación de un biofilm estable. Cuando se exponen al antibiótico penicilina G u oxígeno, C. perfringens sin BsaA tuvo una tasa de supervivencia significativamente menor en comparación con la normal C. perfringens .
"Nuestros resultados muestran que el BsaA es necesario para la formación de biopelículas en forma de película a 25 ° C y para otorgar tolerancia a los antibióticos", dice el autor principal del estudio, el profesor Nozomu Obana. "Sabemos que las biopelículas contienen poblaciones de células heterogéneas, lo que conduce aa comportamientos multicelulares. Por lo tanto, queríamos saber si la heterogeneidad celular afecta la producción de BsaA y, por lo tanto, la formación de una biopelícula similar a una película ".
Los investigadores encontraron que la proteína SipW controla la polimerización de BsaA en una biopelícula y la utilizaron para estudiar la formación de biopelículas. Al construir C. perfringens que produce una proteína fluorescente cuando se produce SipW, lo que permite rastrear estas células mediante microscopía fluorescente, los investigadores pudieron demostrar que no todas las bacterias producían SipW. Además, encontraron que la población de bacterias productoras de SipW comenzó a crecercaen significativamente cuando la temperatura se incrementó de 25 ° C a 37 ° C. Curiosamente, a 25 ° C, las células que no producían SipW estaban ubicadas junto a la superficie sobre la que estaban asentadas las bacterias y estaban cubiertas por células productoras de SipW.La producción heterogénea de SipW, y por lo tanto de BsaA, podría asegurar que las células que tienen una mayor tolerancia a los peligros externos protejan a la subpoblación bacteriana en riesgo.
"A 25 ° C, C. perfringens tienen más probabilidades de estar expuestos a tensiones externas. Nuestros resultados proporcionan una explicación de cómo una comunidad de C. perfringens asegura que permanece protegido cuando cambia la temperatura. Nuestro estudio ayuda a comprender las propiedades de la biopelícula y proporciona información sobre el desarrollo de nuevas estrategias antibacterianas ", dice el profesor Nomura.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tsukuba . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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