中国科大发现绿脓杆菌表面运动和适应机制

绿脓杆菌是一种在自然界广泛存在的机会性致病菌。由于它对于多种抗生素具备耐受性，多数(约90%)在医院内发生的致死急性感染都来自绿脓杆菌的感染。另外，绿脓杆菌可在囊肿纤维化病人肺部形成生物被膜造成无法治疗的慢性感染导致患者肺衰竭死亡。可以说绿脓杆菌是免疫缺失患者和囊肿纤维化患者的头号杀手。

近日，中国科学技术大学教授金帆课题组在绿脓杆菌表面运动和适应性方面取得新的突破：他们发现在软表面爬行的绿脓杆菌可利用其菌毛在表面上高速弹射，弹射运动对表面的高速剪切可使表面的有效粘度极大降低，从而减小细菌在表面爬行时的能量耗散。这种独特的适应机制可以极大地帮助细菌在软表面上的分散和传播，这项发现对于理解绿脓杆菌对器官组织(通常为软表面)造成感染的初始机制具有重大意义。该研究成果发表于Naturecommunications。中国科大博士生张荣荣和倪磊为论文共同第一作者。

金帆课题组主要专注于绿脓杆菌在表面运动、适应、发展的机制研究。近年来，课题组与其在美国加州大学洛杉矶分校的合作者在该领域连续做出了重大突破并在国际上产生广泛影响，其中包括：发现了绿脓杆菌在表面上“行走”的运动机制(science，330，197，2010)，发现了绿脓杆菌在表面上“弹射”的运动机制(PNAS，108，12617，2011)，发现了绿脓杆菌在表面上对运动轨迹跟随的机制(Nature，497，388，2013)。

上述研究工作得到了国家自然科学基金委的资助。

原文链接：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)