生物帮 生命科学网-生物技术、科学门户网站|为生物科学技术领域提供动力！细菌有能力适应其环境，以生存宿主的免疫防御。其中一种生存策略包括形成一种生物膜，防止免疫系统或抗生素到达细菌。在一项新的研究中，筑波大学的研究人员发现，由于温度变化，生物膜结构的调制是由一种名为BsaA的细胞外蛋白质在细菌C.perfringens中产生的调节。
C. perfringens 生活在各种环境、土壤和动物肠道中，并可能导致食物中毒、气坏死和抗生素相关腹泻。由于存在氧气，厌氧细菌不能生长在宿主之外。虽然人们通常知道，它可以变成孢子来躲避环境攻击，但直到最近，C.perfringens才被证明也有能力形成生物膜。在这些生物膜中，一个C.perfringens细菌群覆盖在所谓的细胞外聚合物质(EPS)的密集基质中，这些物质含有蛋白质、核酸和糖分子，从而保护自己免受外部危害。迄今为止，尚不清楚C.perfringens是如何利用生物膜在富氧环境中生存的。
"我们之前已经表明，温度是一种环境线索，它影响着C.perfringens生物膜形态，"该研究的相应作者野村野村教授说。"虽然在更高的温度下，如37°C，细菌附着在表面，并密集地包装在粘附的生物膜中，在较低的温度下，它们会生成更厚的、像小鱼一样的生物膜。我们想知道它们是如何根据温度变化调节生物膜结构的。
为了实现他们的目标，研究人员在C.perfringens中构建了一个包含1，360个突变(基因敲除)细胞的库，以了解在25°C下形成像小球类生物膜所需的蛋白质。在整个筛选过程中，他们注意到存在一种叫做BsaA的新蛋白质，这种蛋白质在细菌内部产生并运送到外部。如果没有BsaA，细菌要么形成脆弱的皮层生物膜，要么只形成粘附生物膜。研究人员随后发现，多种BsaA蛋白聚集在细胞外的聚合物中，形成稳定的生物膜。当接触抗生素青霉素G或氧气时，缺乏BsaA的C.perfringens的存活率与正常C.perfringens相比显著降低。
这项研究的主要作者Nozomu Obana教授说："我们的结果表明，BsaA对于25°C下皮片类生物膜的形成是必要的，并且对抗生素具有耐受性。"我们知道生物膜含有异质细胞群，这会导致多细胞行为。因此，我们想知道细胞异质性是否影响BsaA的生产，从而形成一种类卵泡的生物膜"。
研究人员发现，SipW蛋白控制BsaA与生物膜的聚合，并据此研究生物膜的形成。通过构建在SipW产生荧光蛋白时产生荧光蛋白的C.perfringens，从而允许通过荧光显微镜跟踪这些细胞，研究人员能够证明并非所有细菌都产生SipW。此外，他们发现，当温度从25°C升高到37°C时，产生SipW的细菌的数量开始显著下降。有趣的是，在25°C时，未产生SiPG的细胞位于细菌所坐表面的旁边，并覆盖着SipgW产生的细胞。因此，SipW的异质生产，以及BsaA的异质生产，可以确保那些对外部危害具有更高耐受性细胞保护处于危险中的细菌亚细胞。
"在 25°C 时，C. perfringens 更有可能暴露在外部应力中。我们的结果解释了 C. perfringens 社区如何确保它在温度变化时保持保护。我们的研究有助于了解生物膜特性，并深入了解新的抗菌策略的发展，"野村教授说。参考 Obana， N.， 中村， K. & 野村， N. 温度调节异质细胞外基质基因表达定义生物膜形态在梭子蛋白酶.
