Многие микробы производят антибиотики и противогрибковые препараты, предположительно для конкуренции с другими микробами. «Наша рабочая гипотеза заключалась в том, что некоторые из соединений, которые выделяют бактерии, могут действовать более тонко, как сигналы для изменения поведения соседних микробов, а не для их уничтожения», — сказала автор-корреспондент Элизабет А. Шэнк, доктор философии, доцент биологии. Университет Северной Каролины, Чапел-Хилл.
Они обнаружили, что при низких концентрациях соединение DAPG (аббревиатура означает 2,4-диацетилфлороглюцин), продуцируемое бактерией Pseudomonas protegens, не убивает экспериментальную бактерию-мишень, Bacillus subtilis, а просто предотвращает ее образование биопленок. DAPG также блокировал образование спор.Для исследования первый автор Мэтью Пауэрс, студент бакалавриата в лаборатории Шанка, использовал штамм B. subtilis — вид, обычно используемый в лабораторных экспериментах, — который флуоресцирует, когда гены, отвечающие за образование биопленок, отключаются. Он выращивал этот «репортерный» штамм на чашках с агаром, добавляя разбавленный раствор смешанных бактериальных клеток, каждая из которых дала ростки на чашках.
Когда одна из колоний B. subtilis флуоресцирует, он взял с этой чашки близлежащую нефлуоресцирующую колонию, вырастил ее, а затем секвенировал эти клетки, определив, что это вид P. protegens.Биопленка — это любая группа микробов, которые слипаются на поверхности.
Известно, что биопленки устойчивы к антибиотикам. Они образуют бляшки, которые вызывают кариес и заболевание десен, и часто могут вызывать осложнения, когда растут на медицинских имплантатах, таких как катетеры, и постоянных устройствах, таких как суставные протезы. Они часто вызывают инфекции мочевыводящих путей и среднего уха, а также редкое, но часто необратимое заболевание сердца — эндокардит. Более 65 процентов внутрибольничных инфекций проявляются в виде биопленок.
Биопленки также мешают промышленным процессам, например, засоряя или разъедая трубы, а также провоцируя коррозию корпусов судов.Исследование может дать множество потенциальных преимуществ. Обе бактерии из этого исследования связаны с корнями растений, и понимание их взаимодействия с использованием DAPG и других секретируемых соединений может быть важным для создания здоровых микробных почвенных сообществ, в которых могут расти растения, что может повысить урожайность сельскохозяйственных культур, сказал Шэнк. DAPG, или продуцирующие DAPG протогены P. в качестве протобиотика, можно использовать для подавления образования вредных биопленок.
Кроме того, экспериментальный подход может быть использован для обнаружения других, потенциально важных с медицинской точки зрения бактерий, ингибирующих биопленку, сказал Шанк.В то время как более мощные сигналы, производимые многими бактериями, хорошо известны, территория тонких сигналов остается плохо картированной, но результаты этих ранних усилий показывают, что важность таких сигналов может быть несоразмерна их относительно тонкому способу работы.