荧光假单胞菌生物膜对水动力应力的自适应
软凝聚态物质
2021-01-08 v1
摘要
在某些情况下，细菌自组织形成生物膜，即由自分泌包埋基质构成的超细胞结构，基质主要由多糖、DNA、蛋白质和脂质组成。已知细菌在存在水动力应力等外部刺激时会改变其菌落/基质比例。然而，驱动这种自适应的分子机制仍鲜为人知。在本工作中，我们监测了在有和无水动力应力下生长的荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）生物膜的结构特征。我们的测量表明，水动力应力同时增加了细胞密度种群与基质产量。在较短生长时间尺度上，基质由于聚合物组分产生的耗尽力而介导弱的细胞-细胞吸引相互作用。利用种群动力学模型，我们得出结论：水动力应力导致营养物更快扩散以及浮游细菌更多地并入已形成的微菌落中。如计算机模拟所示，这因交联数量增加而形成了力学上更稳定的生物膜。力学稳定性也依赖于基质化学成分的改变，其因富集具有黏附特性的碳水化合物而发生变化。总体而言，我们证明细菌能够通过调整生物膜化学成分来自适应恶劣的水动力应力，从而影响基质的介观结构及其黏弹性，最终调控细菌-聚合物相互作用。
引用
@article{arxiv.2101.02542,
title = {Self-adaptation of Pseudomonas fluorescens biofilms to hydrodynamic stress},
author = {Josue J. Perez and Francisco Alarcon Oseguera and Ajay K. Monnappa and Jose I. Santos and Valentino Bianco and Pin Nie and Massimo P. Ciamarra and Angeles Canales and Luis Dinis and Ivan Lopezmontero and Chantal Valeriani and Belen Orgaz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.02542},
year = {2021}
}