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Biofilms01:29

Biofilms

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Biofilms are complex communities of microorganisms encased in a self-produced extracellular polysaccharide matrix attached to surfaces. These microbial consortia can include single or multiple species, providing enhanced survival benefits by forming organized, multilayered structures.The formation of biofilms occurs through four key stages: attachment, colonization, development, and dispersal.During attachment, free-swimming planktonic cells adhere to a surface, often facilitated by...
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Cytoskeletal Proteins in Bacteria

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Bacterial Signaling01:30

Bacterial Signaling

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Un reloj de segmentación modela la diferenciación celular en una biofilm bacteriana

Kwang-Tao Chou1, Dong-Yeon D Lee2, Jian-Geng Chiou1

  • 1Molecular Biology Section, Division of Biological Sciences, University of California San Diego, La Jolla, CA 92093, USA.

Cell
|January 7, 2022
PubMed
Resumen

Las biofilms bacterianas exhiben un sorprendente reloj de segmentación, organizando la expresión génica y la diferenciación celular de una manera nunca antes vista en los organismos unicelulares. Este descubrimiento desafía el vínculo exclusivo entre la segmentación y el desarrollo multicelular.

Palabras clave:
Bacillus subtilis y sus derivadosbiofilme yreloj y frente de ondaMulticelularidadRespuesta al estrés por nitrógenoFormación de patronesreloj de segmentaciónLa somitogénesisEsporación

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Área de la Ciencia:

  • Microbiología
  • Biología del desarrollo
  • Biología de sistemas

Sus antecedentes:

  • Los organismos multicelulares muestran segmentación del desarrollo, un proceso en gran medida ausente en las comunidades unicelulares.
  • Las biopelículas de Bacillus subtilis son comunidades microbianas complejas cruciales en varios entornos.

Objetivo del estudio:

  • Investigar la organización espacial de la expresión génica en el desarrollo de biofilms de Bacillus subtilis.
  • Determinar si los organismos unicelulares poseen mecanismos de patrones sofisticados similares al desarrollo multicelular.

Principales métodos:

  • Se utilizó el análisis de la expresión génica para observar patrones en las biopelículas de Bacillus subtilis.
  • Modelado matemático empleado para dilucidar el mecanismo de patrón subyacente.
  • Se realizan pruebas genéticas y validación experimental de las condiciones previstas.

Principales resultados:

  • Patrones observados en forma de anillo en la expresión génica relacionados con la respuesta al estrés por nitrógeno.
  • Identificó un mecanismo de reloj y frente de onda, análogo a la somitogénesis de los vertebrados, que impulsa el patrón.
  • Se demostró que las oscilaciones celulares autónomas y las condiciones de los nutrientes influyen en la formación de anillos, incluidos múltiples anillos concéntricos.
  • También se confirmó el mecanismo espacial de la esporulación dentro de la biopelícula.

Conclusiones:

  • Las biopelículas de Bacillus subtilis poseen un reloj de segmentación, que organiza la diferenciación celular en el espacio y el tiempo.
  • Este hallazgo desafía el paradigma de que los mecanismos de patrones complejos son exclusivos del desarrollo de plantas y animales.
  • El estudio revela una nueva capa de complejidad en el desarrollo de la comunidad microbiana.