Ученые раскрыли, как бактерии находят путь для создания опасных биопленок

Исследователи из Калифорнийского института наносистем (CNSI) раскрыли механизм, позволяющий бактериям Pseudomonas aeruginosa находить оптимальные места для формирования устойчивых к антибиотикам биопленок — сообществ микробов, вызывающих тяжелые инфекции.

Исследователи использовали пути из искусственного сахара для изучения того, как бактерии ощущают окружающую среду при формировании сообществ. Красный и зеленый цвета показывают два различных химических сигнала внутри бактерий. Автор: Wong Lab / UCLA

Исследование показало, что бактерии обнаруживают и связываются со специфическими сахарами, оставленными другими особями их вида. Клетка ощущает эти сахарные следы с помощью белков на своем теле, а затем идентифицирует сахара с помощью волосовидных отростков под названием пили.

«Люди в основном рассматривали пили как придатки для передвижения, — пояснил соавтор исследования Джерард Вонг. — Оказывается, они также действуют как сенсоры, которые преобразуют силу в химические сигналы внутри бактерий».

Посещения Pseudomonas сахарных следов, слева направо: обычные клетки с собственными сахарами; обычные клетки с искусственными и естественными следами; клетки, сконструированные так, что они не могут производить сахара, с искусственными следами. Автор: Wong Lab / UCLA

Выделяемые бактериями сахара служат одновременно и следами для других, и строительными материалами для их сообществ. На более поздних стадиях развития биопленки эти бактериальные сахара помогают закрепить скопление бактерий на месте и формируют окружающую матрицу биопленки, обеспечивающую защиту.

Исследователи создали поверхность с заранее нанесенными следами синтетического сахара, особенно привлекательного для Pseudomonas. Используя генную инженерию и передовые методы отслеживания клеток, команда раскрыла скоординированную систему, сочетающую химическое и механическое восприятие.

«Мы можем представить себе создание на основе этих результатов методов влияния на поведение бактерий, — сказал соавтор Уильям Шмидт. — Мы могли бы превратить клетки в более восприимчивые к антибиотикам версии самих себя».

Полученные результаты могут помочь в разработке новых подходов к лечению инфекций, вызываемых Pseudomonas, у пациентов с муковисцидозом и других, а также решить проблему биозагрязнения в промышленности.

ИИ: Это фундаментальное открытие действительно меняет представления о том, как бактерии общаются и организуются. В перспективе это может привести к созданию принципиально новых методов борьбы с устойчивыми к антибиотикам инфекциями, что особенно актуально в 2025 году.