Липопротеин клеточной стенки CD1687 действует как ДНК-связывающий белок во время дезоксихолата.

npj Биопленки и микробиомы, том 9, Номер статьи: 24 (2023) Цитировать эту статью

465 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Способность бактериальных возбудителей вызывать рецидивирующие и персистирующие инфекции часто связана с их способностью образовывать биопленки. Инфекции Clostridioides difficile характеризуются высокой частотой рецидивов и рецидивов, и предполагается, что биопленки участвуют в их патогенности и персистенции. Образование биопленок C. difficile до сих пор мало изучено. Было показано, что специфические молекулы, такие как дезоксихолат (DCA) или метронидазол, вызывают образование биопленок, но механизмы, участвующие в этом, остаются неясными. В этом исследовании мы описываем роль липопротеина CD1687 C. difficile во время формирования биопленки, индуцированного DCA. Мы показали, что экспрессия CD1687, который является частью оперона в кластере генов CD1685-CD1689, контролируется несколькими сайтами начала транскрипции, а некоторые из них индуцируются в ответ на DCA. Для образования биопленки необходим только CD1687, а сверхэкспрессия CD1687 достаточна для индукции образования биопленки. Используя анализ RNAseq, мы показали, что CD1687 влияет на экспрессию транспортеров и метаболические пути, и с помощью анализа стягивания мы определили несколько потенциальных партнеров по связыванию, включая внеклеточные белки, связанные с транспортом. Затем мы продемонстрировали, что CD1687 экспонируется на поверхности C. difficile и что эта локализация необходима для образования биопленки, индуцированного DCA. Учитывая такую ​​локализацию и тот факт, что C. difficile образует биопленки, богатые эДНК, мы подтвердили, что CD1687 связывает ДНК неспецифическим образом. Таким образом, мы предполагаем, что CD1687 является компонентом нижестоящего ответа на DCA, приводящего к образованию биопленки путем стимулирования взаимодействия между клетками и матриксом биопленки путем связывания eDNA.

Желудочно-кишечные инфекции являются серьезной проблемой общественного здравоохранения. В странах с высоким уровнем дохода грамположительный спорообразующий анаэроб Clostridioides difficile является основной причиной внутрибольничной диареи и колита у взрослых, получающих лечение антибиотиками1,2. Более того, инфекции C. difficile (CDI) могут быть персистирующими, что является серьезной проблемой в лечении CDI после анти-C. сложное лечение антибиотиками. Рецидивирующая ИКД возникает более чем у 20% пациентов, получающих антибиотики для лечения первого эпизода ИКД, и эта частота увеличивается после новых эпизодов3,4. Причины рецидивов до конца не выяснены. Рецидив может быть вызван либо повторным заражением новым штаммом, либо рецидивом того же штамма, что позволяет предположить, что C. difficile может персистировать в желудочно-кишечном тракте5. Первоначально рецидивы коррелировали со способностью C. difficile образовывать споры во время инфекции и сопротивляться лечению антибиотиками6,7. Однако предполагается, что рецидивы также связаны с сохранением C. difficile в виде биопленки8,9. Известно, что персистирующие и хронические инфекции, вызванные различными возбудителями, связаны с образованием биопленок10. По оценкам, по меньшей мере 60% всех нозокомиальных и хронических бактериальных инфекций связаны с биопленками11. В подтверждение этой гипотезы недавно было показано, что C. difficile интегрирует биопленки, образованные микробиотой толстой кишки, и эта биопленка действует как резервуар для персистенции и рецидивов в лабораторной модели CDI9.

Биопленки представляют собой структурированные сообщества микроорганизмов, связанных с поверхностями и заключенных в самостоятельно вырабатываемый внеклеточный матрикс, который варьируется в зависимости от вида бактерий12. C. difficile может образовывать биопленки как один вид, так и вместе с другими бактериями на различных абиотических поверхностях и в нескольких системах in vitro9,13,14,15. Более того, C. difficile может интегрировать in vivo многовидовые сообщества во время заражения мышей, что указывает на его способность интегрировать биопленки слизистой оболочки16. Кроме того, C. difficile может образовывать неоднородные, богатые гликанами биопленкоподобные структуры в модели моноассоциированных мышей17. Хотя C. difficile может интегрировать многовидовые биопленки в желудочно-кишечном тракте, знания о биологии образования биопленок C. difficile в ответ на воздействие желудочно-кишечной среды ограничены. Во время инфекции патогены сталкиваются с несколькими факторами окружающей среды, включая присутствие антибиотиков, солей желчных кислот, осмотическое давление и различные источники питательных веществ, которые, как известно, являются важными сигналами для образования биопленок во время колонизации18,19. Интересно, что C. difficile сталкивается с различными проблемами во время дисбактериоза, поскольку он изменяет питательную среду, метаболизм солей желчных кислот, а также осмотический и окислительный/нитрозирующий стресс20. Любой из этих факторов может вызвать образование биопленки. Например, субингибирующие концентрации антибиотиков, используемых для лечения ИКД, усиливают образование биопленок in vitro21,22. Кроме того, мы недавно продемонстрировали, что субингибирующие концентрации вторичной соли желчных кислот дезоксихолата (DCA) усиливают образование биопленок C. difficile15. В биопленке, индуцированной DCA, вегетативные клетки защищены от токсичности DCA, а также антибиотиков и антимикробных пептидов15. Мы показали, что биопленки, индуцированные DCA, формируются в результате метаболической адаптации и перепрограммирования, которые зависят от доступных питательных веществ и выделяемых метаболитов. В целом, выделяемый пируват имеет решающее значение для индукции образования биопленок23.