中央新陈代谢是通过亚MIC抗生素刺激大肠杆菌生物膜的关键参与者
Luke N Yaeger1, Shawn French1, Eric D Brown1
1Department of Biochemistry and Biomedical Sciences, and the Michael G. DeGroote Institute for Infectious Disease Research, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada.
亚致死的抗生素暴露通过改变中央新陈代谢和呼吸来促进大肠杆菌生物膜的形成. 酸盐的可用性和呼吸应激显著影响这种反应,提供新的治疗点.
科学领域:
- 微生物学 微生物学
- 细菌生理学 细菌生理学
- 抗生素耐药性 抗生素耐药性
背景情况:
- 低抑制性抗生素度可以意外地增强细菌生物膜的形成.
- 这种现象背后的精确分子机制仍然不完全理解.
- 生物膜有助于持续感染和抗生素耐受性.
研究的目的:
- 为了确定关键的遗传因素和代谢途径参与抗生素诱导的生物膜刺激在大肠杆菌.
- 阐明中央新陈代谢和呼吸在生物膜对亚致死的抗生素应激反应中的作用.
- 研究替代电子受体对抗生素介导生物膜形成的影响.
主要方法:
- 使用刚果红色结合试验对约4000种大肠杆菌K12删除突变体进行高通量查,用于生物膜矩阵生产.
- 使用了三种不同的抗生素 (cefixime,novobiocin) 在亚抑制度 (sub-MIC).
- 采用四染料和体内NADH传感器来评估代谢活动和与抗生素的空间同定位;酸盐补充实验.
主要成果:
- 中央新陈代谢和有氧呼吸基因 (例如,acnA, nuoE, lpdA) 的突变未能在对cefixime和novobiocin.
- ArcA/B regulon突变体表现出"预激活"的生物膜表型,具有构成性的高生物膜水平.
- 酸盐抑制了cefixime和novobiocin对生物膜的刺激,这表明有呼吸应激作用;在抗生素应激下,酸盐呼吸增加.
- 翻译抑制剂以不同的方式刺激生物膜的形成,酸盐补充剂的影响最小.
结论:
- 中央新陈代谢和有氧呼吸对于大肠杆菌对某些抗生素的生物膜刺激反应至关重要.
- 通过酸盐等电子受体调节的呼吸应激,在抗生素诱导的生物膜形成中起着重要作用.
- 了解这些途径为旨在破坏细菌应激管理和生物膜发育的新疗法提供了潜在的目标.
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