厄介な問題?抗生物質耐性バイオフィルムを結びつける要因を解明(Sticky Situation? Insights into What Holds Antibiotic-Resistant Biofilms Together)

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2025-03-05 イェール大学

イェール大学の最新研究により、バイオフィルム内での細菌の結合メカニズムが新たに解明されました。バイオフィルムは、細菌が分泌する細胞外高分子物質(EPS)によって形成される粘着性のある集合体で、抗生物質に対する高い耐性を持ちます。これまで、EPSが細菌同士を直接的に接着させると考えられていましたが、今回の研究では、EPSは自身を生産しない細胞を排除し、生産する細胞同士を引き寄せる役割を持つことが明らかになりました。さらに、バイオフィルムの成熟過程で、細菌は表面特性を変化させ、EPSとの相互作用を引力から斥力へと転換し、新たなコロニー形成のために分散することが示されました。これらの発見は、バイオフィルム関連感染症の新たな治療戦略の開発に寄与する可能性があります。

<関連情報>

コレラ菌のバイオフィルムにおけるコミュニティ認識と分散を支える細胞表面リモデリングと細胞-マトリックス相互作用の逆転 Surface remodeling and inversion of cell-matrix interactions underlie community recognition and dispersal in Vibrio cholerae biofilms

Alexis Moreau,Danh T. Nguyen,Alexander J. Hinbest,Anthony Zamora,Ranjuna Weerasekera,Katherine Matej,Xuening Zhou,Sandra Sanchez,Ignacio Rodriguez Brenes,Jung-Shen Benny Tai,Carey D. Nadell,Wai-Leung Ng,Vernita Gordon,Natalia L. Komarova,Rich Olson,Ying Li & Jing Yan
Nature Communications  Published:02 January 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-024-55602-2

厄介な問題?抗生物質耐性バイオフィルムを結びつける要因を解明(Sticky Situation? Insights into What Holds Antibiotic-Resistant Biofilms Together)

Abstract

Biofilms are ubiquitous surface-associated bacterial communities embedded in an extracellular matrix. It is commonly assumed that biofilm cells are glued together by the matrix; however, how the specific biochemistry of matrix components affects the cell-matrix interactions and how these interactions vary during biofilm growth remain unclear. Here, we investigate cell-matrix interactions in Vibrio cholerae, the causative agent of cholera. We combine genetics, microscopy, simulations, and biochemical analyses to show that V. cholerae cells are not attracted to the main matrix component (Vibrio polysaccharide, VPS), but can be attached to each other and to the VPS network through surface-associated VPS and crosslinks formed by the protein Bap1. Downregulation of VPS production and surface trimming by the polysaccharide lyase RbmB cause surface remodeling as biofilms age, shifting the nature of cell-matrix interactions from attractive to repulsive and facilitating cell dispersal as aggregated groups. Our results shed light on the dynamics of diverse cell-matrix interactions as drivers of biofilm development.

医療・健康
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