УТВОРЕННЯ БІОПЛІВКИ ТА РУХЛИВІСТЬ БАКТЕРІЙ PSEUDOMONAS AERUGINOSA З РІЗНИМИ РІВНЯМИ ВМІСТУ ЦИКЛІЧНОГО ДИГУАНОЗИНМОНОФОСФАТУ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2307-4663.2017.2(38).105020Ключові слова:
циклічний дигуанозинмонофосфат, Pseudomonas aeruginosa PA01, Pseudomonas aeruginosa PA01 pJN2133, Pseudomonas aeruginosa PA01 ΔwspF1, структура біоплівки, рухливість, типи переміщенняАнотація
Мета роботи: встановлення особливостей утворення біоплівки штамами Pseudomonas aeruginosa з різними рівнями вмісту циклічного дигуанозинмонофосфату(цикло-ди-ГМФ) та переміщення їх клітин шляхом плавання, роїння і смикання. Матеріали та методи. У дослідженні були використані штам дикого типу P. aeruginosa PA01 і штами P. aeruginosa з низьким (PAO1 pJN2133) та підвищеним (PA01 ΔwspF1) рівнями цикло-ди-ГМФ. Культивування проводили в 24-лункових плоскодонних планшетах Nuclon у середовищі LB при 37 оС впродовж 24 годин. Кількість планктонних клітин оцінювали спектрофотометрично, масу біоплівки – за методом забарвлення кристалічним фіолетовим. Рухливість клітин визначали на чашках Петрі з використанням середовищ з різним вмістом агару: плавання 0,3%, роїння 0,6% та смикання 1,5%. Структуру біоплівок оцінювали за допомогою світлової та лазерної конфокальної мікроскопії. Результати. Встановлено, що P. aeruginosa PA01 pJN2133 порівняно з P. aeruginosa PA01 і PA01 ΔwspF1 утворює біоплівку з порушеною структурою, маса якої знижена у 3,7 і 5 разів, відповідно. У той же час, кількість планктонних клітин над біоплівкою P. aeruginosa PA01 pJN2133 була вищою ніж у двох інших штамів. За морфологією біоплівки штамів P. aeruginosa PA01 і PA01 ΔwspF1 виявилися подібними: містили 3D структури, які у разі штаму дикого типу були за розміром більшими і чітко відокремленими одна від одної. Біоплівка P. aeruginosa PA01 pJN2133 рівномірно покривала поверхню, була дуже тонкою і не містила тривимірних компонентів. Встановлено, що найбільш рухливими при здійснені усіх типів переміщення по поверхні є клітини штаму P. aeruginosa PA01 pJN2133. Штами P. aeruginosa PA01 і PA01 ΔwspF1 мали однакову активність при переміщенні шляхом плавання і смикання, але різнилися за здатністю до роїння – у P. aeruginosa PA01 ΔwspF1 цей процес блокований. Діаметр зони розповсюдження клітин P. aeruginosa PA01 pJN2133 шляхом роїння становив 62 мм і в 1,4 рази перевищував показник P. aeruginosa PA01 – 43 мм. Морфологія зон роїння цих штамів суттєво різнилася за низкою ознак. Висновки. Низький внутрішньоклітинний вміст цикло-ди-ГМФ перешкоджає утворенню повноцінної біоплівки і сприяє планктонному способу існування P. aeruginosa PA01 pJN2133 та активному переміщенню клітин різними поверхнями. Підвищений рівень цикло-ди-ГМФ забезпечує формування біоплівки з більшою у порівнянні з контрольним штамом масою, і гальмує процес роїння у P. aeruginosa PA01 ΔwspF1.
Посилання
Lapach CN, Chubenko AV, Babich PN. Statisticheskie metodi vedikobiologicheskich issledovaniyach s ispolsovaniem Excel. – К.: Моrion. – 2001. – 260p. (in Russian).
Borlee BR, Goldman AD, Murakami K, Samudrala R, Wozniak DJ, Parsek MR. Pseudomonas aeruginosa uses a cyclic-di-GMP-regulated adhesin to reinforce the biofilm extracellular matrix. Mol. Microbiol. 2010;75:827–842. doi: 10.1111/j.1365-2958.2009.06991.x.
Caiazza NC, Merritt JH, Brothers KM, O’Toole GA. Inverse regulation of biofilm formation and swarming motility by Pseudomonas aeruginosa PA14. J. Bacteriol. 2007;189:3603–3612. doi:10.1128/JB.01685-06.
Christensen GD, Simpson WA, Younger JJ, et al. Adherence of coagulasenegative Staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of Staphylococci to medical devices. J. clin. microbiol. 1985;22(6):996–1006.
Cotter PA, Stibitz S. C-di-GMP-mediated regulation of virulence and biofilm formation. Curr. Opin. Microbiol. 2007;10:17–23. doi:10.1016/j.mib.2006.12.006.
Galkin M. Pseudomonas aeruginosa PA01 biofilm fomation dynamic in presence of the meso-tetra(4-N-methylpiridyl)porphyrine bismuth complex. Visnyk of L’viv University. Biological series. 2016;71:206-214.
Habimana O, Semiгo AJC, Casey E. The role of cell-surface interactions in bacterial initial adhesion and consequent biofilm formation of Nanofiltration/ Reverse Osmosis membranes. Journal of Membrane Science. 2014;454:82–96. doi:10.1016/j.memsci.2013.11.043
Hickman JW, Tifrea DF, Harwood CS A chemosensory system that regulates biofilm formation through modulation of cyclic diguanylate levels. PNAS.2005;102:14422–14427. doi: 10.1073/pnas.0507170102
Jones JC, Newsom D, Kelly B, et al. ChIP-Seq and RNA-Seq Reveal an AmrZ-Mediated Mechanism for Cyclic di-GMP Synthesis and Biofilm Development by Pseudomonas aeruginosa. PloS Pathog. 2014;10(3):e1003984. doi:10.1371/journal.ppat.1003984
Lee VT, Matewish JM, Kessler JL, Hyodo M, Hayakawa YA. Сyclic-diGMP receptor required for bacterial exopolysaccharide production. Mol. Microbiol. 2007;65:1474–1484. doi: 10.1111/j.1365-2958.2007.05879.x
Moradali M.F., Ghods S., Rehm B.H.A. Pseudomonas aeruginosa Lifestyle: A Paradigm for Adaptation, Survival, and Persistence // Front. Cell. Infect. Microbiol. – 2017. – doi: 10.3389/fcimb.2017.00039.
Parsek MR, Greenberg EP. Sociomicrobiology: the connections between quorum sensing and biofilms. Trends in Microbiol. 2005;13:27-33. doi: 10.1016/j.tim.2004.11.007.
Rashid MH, Kornberg А. Inorganic polyphosphate is needed for swimming, swarming, and twitching motilities of Pseudomonas aeruginosa. PNAS. 2000;97:4885-4890. doi: 10.1073/pnas.060030097.
Römling U, Galperin MY, Gomelsky M. Cyclic di-GMP: the First 25 Years of a Universal Bacterial Second Messenger. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2013;77(1):1–52. doi: 10.1128/MMBR.00043-12.
Römling U, Gomelsky M, Galperin MY. C-di-GMP: the dawning of a novel bacterial signaling system. Mol. Microbiol. 2005; 53:629-639. doi: 10.1111/j.1365-2958.2005.04697.x
Rosenberg M, Gutnick D, Rosenberg E. Adherence of bacteria to hydrocarbons: a simple method for measuring cell-surface hydrophobicity. FEMS Microbiol. Lett. 1980; 9:29–34. doi: 10.1111/j.1574-6968.1980.tb05599.x
Semenets АS, Galkin MB, Filipova ТО. Biofilm formation of Pseudomonas aeruginosa PA01 PJN2133 strain with low c-di-GMP level. Microbiology & Biotechnology. 2016;33:19-28. http://mbt.onu.edu.ua/article/view/65360/60613.
Winstanley C, O'Brien S, Brockhurst MA. Pseudomonas aeruginosa evolutionary adaptation and diversification in cystic fibrosis chronic lung infections. Trends Microbiol. 2016;24:327–337. doi: 10.1016/j.tim.2016.01.008.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2017 Мікробіологія і біотехнологія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор передає журналу (університету) на безоплатній основі невиключні права на використання статті (на весь строк дії авторського права починаючи з моменту публікації, розміщення статті на веб-сторінці журналу, в репозитарії відкритого доступу) без одержання прибутку; на відтворення статті чи її частин в електронній формі (включаючи цифрову); виготовлення ії електронних копій для постійного архівного зберігання; виготовлення електронних копій статті для некомерційного розповсюдження; внесення статті до бази даних репозитарію; надання електронних копій статті в доступі мережі інтернет.
Автор гарантує, що у статті не використовувалися статті або авторські права, які належать третім особам; гарантує, що на момент розміщення статті на веб-сторінці, в репозитарії ОНУ лише йому належать виключні майнові права на статтю, що розміщується; майнові права на статтю ні повністю, ні в частині нікому не передано (не відчуджено), майнові права на статтю ні повністю, ні в частині не є предметом застави, судового спору або претензій з боку третіх осіб.
Автор зберігає за собою право використовувати самостійно чи передавати права на використання статті третім особам.
Автор надає журналу право на використання статті такими способами:
переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати її за погодженням з автором; перекладати статтю у випадку, коли стаття викладена мовою іншою, ніж мова, якою передбачена публікація у виданні. Якщо журнал виявить бажання використовувати статтю іншими способами: перекладати, розміщувати повністю або частково у мережі інтернет, публікувати статтю в інших, в тому числі іноземних виданнях, включати статтю як складову частину до інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, умови оформлюються додатковою угодою.
Автор підтверджує, що він є автором (співавтором) цієї статті; авторські права на дану статтю не передані іншому видавцю; дана стаття не була раніше опублікована у будь-якому іншому виданні до публікації її журналом.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
