生物物理学的细菌生物膜
生物膜是复杂的微生物群落生长在接口。比他们的浮游细菌生物膜表型不同的亲戚(免费游泳);他们适应集体,固着生活,表达特定的基因,让他们补充优化他们的能动性,附着力,和新陈代谢的专业环境。细菌在这些社区组织起来形成复杂的体系结构,区分执行不同的角色,并使用小分子与其他细胞的方式,曾经被认为只能真核生物的特征。生物膜是健壮的,动态的,难以控制或消灭,这使得潜在的极大的兴趣在医学取消代理,工业和农业的设置。
我们的兴趣都集中在简单食肉细菌生物膜的细菌的去除蛭弧菌属bacteriovorus。蛭弧菌属革兰氏阴性细菌,使用各种各样的其他革兰氏阴性细菌植入猎物的周质和分解猎物细胞质对食物、消化猎物从里面出来。
图2段生命周期的细菌的捕食者蛭弧菌属bacteriovorus由一个自由游动的阶段,水或土壤中渡过,花在猎物细菌增长阶段。一个蛭弧菌属捕食者和猎物死亡细胞的生长在一起称为bdelloplast。
使用原子力显微镜,西方大学教授艾琳西班牙、学生和我先前表明,蛭弧菌属可以使用简单的细菌生物膜水化空立体,气液界面。
探索捕食细菌生物膜的AFM
原子力显微镜、AFM是一个类型的扫描探针显微镜。用AFM很小,锋利的扫描探针在表面,和小变形量的测量探针检测表面地形的变化:
用软生物大分子和细胞等样品,AFM可以经常解决结构几十或几百个纳米大小。光学显微镜视野,AFM是盲文:因为提示接触表面,这项技术可能只显示没有形状和大小的信息,但也对tip-sample交互涉及结构、附着力和弹性的样本。AFM的主要好处是,它提供了更高的分辨率比光microsopy,和样品不需要固定或彩色、成像在真空电子显微镜。实际上,样品可以在空气和液体介质。然而,AFM确实有缺点,对象必须由固体表面成像。
细菌很难通过AFM图像下流体因为它们漂走,除非他们在化学或机械固定,可修改或扭曲感兴趣的细胞。然而,细菌生物膜自然坚持表面,从而适合研究AFM。
我们使用AFM研究细菌的捕食者蛭弧菌属bacteriovorus。左边的图片展示了几个小的长方形的捕食者食用大肠杆菌。
(图片由菲利斯Chan氧05)
在我们的初步研究中,我们发现不同的入侵和本土猎物细胞表面的差异使用挠度数据联系模式。这一发现表明,猎物的外膜被捕食者身体伸出,或细胞的膜电位离子平衡受到破坏,或捕食者做出不同的外膜的化学成分的变化。
我们正在探索这些可能性使用武力的AFM测量模式。除了其实质性的成像能力,AFM可用于定量测量重要参数通过测量样本的力在压到样品表面或收回时,允许我们定量测量弹性或表面的附着力。最近前博士后梅根·弗格森博士和凯瑟琳Volle (MHC ' 06)的物理性质研究五种细菌生活在简单的玻璃表面生物膜的社区,合作凯西Aidala MHC物理学教授。值得注意的是,biofilm-forming细胞细胞高弹簧常数,表明他们是有相当的僵硬和暗示的细菌可能优先殖民表面生物膜的形成的早期阶段。扩展曲线表明,生物膜形成细胞胞外聚合物涂层的软层相关物质。EPS层已知促进细菌粘附表面生物膜的形成过程中,我们观察他们坚持强烈的提示收回。纤毛和鞭毛,成像在生物膜,可能导致粘连事件。
使用相同的技术,我们探索大肠杆菌生物膜在蛭弧菌属的捕食。Bdelloplasts弹性较低(即膨压较低)和比未感染的猎物胶细胞。值得注意的是,这些趋势符合已知的生物化学变化发生在感染后细胞的猎物蛭弧菌属。
这些研究提供了一个挑衅的基础为我们探索生物物理学的细菌生物膜。