Лишенные кислорода слои бактерий находят креативный способ "дышать"

Бактерии в природе обычно существуют в форме биопленок — плотных популяций клеток, скрепленных друг с другом и с поверхностью матриксом липкого вещества. На дне толстой биопленки очень мало кислорода, что создает загадку: как бактерии в глубине "дышат"?

Исследователи из лаборатории Дианн Ньюман в Калтехе изучали этот процесс на модели Pseudomonas aeruginosa — опасном оппортунистическом патогене, вызвавшем более 30 000 внутрибольничных инфекций в 2019 году.

Ключом к измененному метаболизму оказались молекулы феназинов. Бактерии, не способные производить феназины, не могут формировать толстые биопленки.

• Исследователи обнаружили, что определенный феназин — пиоцианин — не диффундирует из биопленки, а остается в ней, связываясь с внеклеточной ДНК в матриксе.
• Была выдвинута теория, что комплексы пиоцианин–ДНК передают электроны от нижних слоев биопленки к богатой кислородом верхушке.
• Эксперименты с электродами показали, что биопленки генерируют электрический ток, который продолжал течь даже после удаления бактериальных клеток, что указывало на роль матрикса в переносе заряда.
• Совместно с лабораторией Жаклин Бартон было установлено, что ДНК в матриксе биопленки является электропроводящей.

Результаты предполагают, что такой механизм может способствовать метаболизму биопленки. Это открытие привело к первой механистической модели феназин-опосредованного переноса электронов в матриксе биопленки.

Исследование опубликовано 6 августа в журнале Cell под названием "Extracellular DNA promotes efficient extracellular electron transfer by pyocyanin in Pseudomonas aeruginosa biofilms".