Quorum sensing autoinducers biosynthesis by biofilm cultures of Pseudomonas aeruginosa strains with different levels of the cyclic diguanozinmonophosphate

Abstract

Мета роботи – встановити залежність між вмістом цикло-ди-ГМФ і здатністю P. aeruginosa до утворення біоплівки і синтезу аутоіндукторів системи кворуму. Матеріали та методи дослідження. В роботі були використані штам дикого типу P. aeruginosa PA01 і штами P. aeruginosa з низьким (PAO1pJN2133) та підвищеним (PA01 ΔwspF) рівнями циклічного дигуанозинмонофосфату. Культивування проводили у24-лункових плоскодонних планшетах Nuclon при 37 °C у середовищі LB. Масу біоплівки визначали у СV-тесті. Вимірювання здійснювали на спектрофотометрі SmartSpecPlus (Bio-Rad, Hungary) при довжині хвилі 592 нм. Ацил-гомсеринлактони екстрагували підкисленим етилацетатом та визначали їх кількість методом ГХ/МС. Визначення вмісту цикло-ди-ГМФ проводили з використанням репортерної плазміни Seattle шляхом вимірювання інтенсивності флуоресценції клітин у біоплівках. Результати дослідження. Встановлено, що штам P. aeruginosa PA01 pJN2133, внутрішньоклітинний вміст цикло-ди-ГМФ якого є у 4 рази меншим ніж у P. aeruginosa, утворює біоплівку, маса якої у 3,5 рази нижча ніж у батьківського штаму. Штам P. aeruginosa PA01 ΔwspF перевищує P. aeruginosa PA01 за цими показниками у 1,5 рази та 33 %, відповідно. Ще більш виражені відмінності виявляються при співставленні між собою мутантних штамів. За рівнем цикло-ди-ГМФ P. aeruginosa PA01 ΔwspF переважає штам PA01 pJN2133 у 5,9 рази, а за масою біоплівки – у п’ять разів. Найбільшу кількість сигнальних молекул системи кворум сенсінг синтезує штам з низьким рівнем вторинного месенджера. Висновки. Між внутрішньоклітинним вмістом цикло-ди-ГМФ і здатністю до утворення біоплівки існує прямо-пропорційна залежність:чим вище вміст вторинного месенджера, тим більша маса біоплівки. Концентрація аутоіндукторів QS у середовищі зворотнім чином зв’язана з внутрішньоклітинним вмістом цикло-ди-ГМФ: у порівнянні з батьківським штамом підвищена у штаму з низьким вмістом вторинного месенджера і знижена у штаму з його підвищеним рівнем Ключові слова: Pseudomonas aeruginosa, quorum sensing, біоплівки, цикло-ди-ГМФ, аутоіндуктори QS