中國科大發現綠膿桿菌表面運動和適應機制

綠膿桿菌是一種在自然界廣泛存在的機會性致病菌。由于它對于多種抗生素具備耐受性，多數(約90%)在醫院內發生的致死急性感染都來自綠膿桿菌的感染。另外，綠膿桿菌可在囊腫纖維化病人肺部形成生物被膜造成無法治療的慢性感染導致患者肺衰竭死亡?？梢哉f綠膿桿菌是免疫缺失患者和囊腫纖維化患者的頭號殺手。

近日，中國科學技術大學教授金帆課題組在綠膿桿菌表面運動和適應性方面取得新的突破：他們發現在軟表面爬行的綠膿桿菌可利用其菌毛在表面上高速彈射，彈射運動對表面的高速剪切可使表面的有效粘度極大降低，從而減小細菌在表面爬行時的能量耗散。這種獨特的適應機制可以極大地幫助細菌在軟表面上的分散和傳播，這項發現對于理解綠膿桿菌對器官組織(通常為軟表面)造成感染的初始機制具有重大意義。該研究成果發表于Naturecommunications。中國科大博士生張榮榮和倪磊為論文共同第一作者。

金帆課題組主要專注于綠膿桿菌在表面運動、適應、發展的機制研究。近年來，課題組與其在美國加州大學洛杉磯分校的合作者在該領域連續做出了重大突破并在國際上產生廣泛影響，其中包括：發現了綠膿桿菌在表面上“行走”的運動機制(science，330，197，2010)，發現了綠膿桿菌在表面上“彈射”的運動機制(PNAS，108，12617，2011)，發現了綠膿桿菌在表面上對運動軌跡跟隨的機制(Nature，497，388，2013)。

上述研究工作得到了國家自然科學基金委的資助。

原文鏈接：Bacteria slingshot more on soft surfaces

Adaptive responses greatly improve the competitive capacities of bacteria in diverse environments. Here, we investigate whether bacteria can adapt to a microenvironment with distinctive softness by examining the type-IV pili (TFP)-mediated motility of Pseudomonas aeruginosa cells on brush-like surfaces that are grafted with a layer of thermally sensitive polymer chains, where the softness of the brush-layer is tunable by applying a small temperature change (from 30 to 37?°C). We report that P. aeruginosa cells slingshot more on soft surfaces at a shear-thinning condition, which greatly facilitates their surface crawling by means of reducing energy dissipation. This adaptive response suggests that P. aeruginosa cells may be able to sense the local viscoelasticity and then deploy TFP to adapt to their physical surroundings.(doi:10.1038/ncomms6541)