不同表面条件下环二鸟苷酸对铜绿假单胞菌表面运动行为的调控

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生物被膜是由附着于惰性或活性表面的细胞和包裹细胞的水合性基质组成的结构性细菌群落,当铜绿假单胞菌生物被膜形成后耐药性将大大提高,使治疗难度增加。而环二鸟苷酸(bis-(3’-5’)-cyclic dimeric guanosine monophosphate,c-di-GMP)作为信号分子在调控细胞的运动状态和生物被膜之间的转变等方面发挥着重要作用。目前,针对c-di-GMP的研究集中于信号通路的研究,对生物被膜的研究则倾向于生物被膜的抑制与消除,对于c-di-GMP在不同性质表面的生物被膜调控作用研究尚不明确。本文旨在探究在不同表面上c-di-GMP对细胞运动以及生物被膜形成的调控作用。本文主要利用高通量显微追踪处理技术,通过观测细菌在不同表面上的运动行为以及相应的c-di-GMP浓度变化,揭示不同物体表面对于c-di-GMP调控作用的影响。研究结果显示,在五种表面具有高含量c-di-GMP的细胞均表现出更低的运动速率,在表面的扩散也更慢,并且当c-di-GMP含量升高时细胞的运动速率呈降低的趋势。通过均方位移MSD分析显示,细胞在不同表面的运动均属于超扩散运动行为,只是随着c-di-GMP的增强扩散行为呈现降低的趋势。但在不同表面c-di-GMP对细胞运动速率以及MSD的限制程度不同,整体上来讲对PVC表面限制最低,对于PC表面、喷铂表面和玻璃表面限制程度则较高,对喷金表面的限制最大。另外,具有高c-di-GMP含量的初始粘附细胞对生物被膜的形成具有不同程度的诱导作用,但不同表面效果不同,在玻璃和喷金表面这种效果十分明显。除运动行为以及生物被膜调控外,在五种表面也均表现出细胞c-di-GMP的增强大部分为两个子代之一,而两个子代细胞的c-di-GMP都增强的较少,可能是由于铜绿假单胞菌的不对称分裂行为导致。考虑到实验中作为激发荧光信号的蓝色激发光对细胞可能造成的影响,为了更好地理解实验观测数据,我们对蓝色激发光短暂照射下细胞表面探索效率以及生物被膜形成的影响做了系统研究。研究结果显示蓝色激发光的照射会使铜绿假单胞菌对表面的探索降低,进而更快地形成生物被膜以进行自我保护。本文的研究结果有助于进一步理解c-di-GMP的调控作用与细胞所附着表面特性的关系为发展基于c-di-GMP调控的生物被膜的防治提供新思路。
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