Этапы и механизмы формирования биопленок и распада на поверхности раздела твердой и жидкой фазы, их регуляция

Учебные материалы по биологии / Влияние физических факторов на фенотипические свойства микроорганизмов / Этапы и механизмы формирования биопленок и распада на поверхности раздела твердой и жидкой фазы, их регуляция

Страница 2

В процессе формирования биопленок вовлекается ряд биохимических и генетических механизмов. Специфическим генетическим механизмом можно считать наличие генов, реагирующих на прикрепление и активных только в биопленках. Несколько генов реагируют на обратимое прикрепление, в то время как необратимое прикрепление вызывает изменение уже нескольких десятков генов. У Bacillussubtilisобразование биопленки регулируется по типу катаболитной репрессии глюкозой. Наличие специфических регуляторных систем биопленкообразования было показано для E. coli, стафилококков, стрептококков.

Ряд авторов отмечают важность наличия поверхностных структур - жгутиков и пилей IV типа, а также специфических «липких молекул» - лектинов и адгезинов[5]. Адгезины считаются более специфическими молекулами, обеспечивающие узнавание поверхности, к которой происходит прикрепление, а также само прекрепление за счет гидрофобных, водородных, ионных и ковалентных связей. Эти молекулы, естественно, локализуются на поверхностных структурах микроорганизмов.

Процесс адгезии регулируется также путем образования антиадгезинов, специфических внеклеточных метаболитов, предотвращающие обратимую адгезию. Антиадгезина используются как для регуляции адгезии самого организма - продуцента, так и для борьбы с конкурентами, не допуская их внедрения в уже сформировавшуюся биопленку.

Межклеточная коммуникация посредством ауторегуляторов чрезвычайно важна для развития и функционирования биопленок. Известен ряд прмеров, когда при истощении источника питания в среде бактерии биопленки выделяют гидролитические ферменты, позволяющие им использовать полимеры матрикса как источники питания и одновременно высвобождающие их в виде планктонных клеток, способных найти более благоприятные для размножения условия. Показано, что выделение сурфактанта рамнолипида P. aeruginosa необходимо для предотвращения плотного прикрепления вновь образованных бактерий внутри биопленки и их удалениея из нее, и таким образом, формирования и поддержания полостей в биопленках рис. 1.

Рис. 1 . Стадии формирования биопленки