Оксид азота способствует быстрому развитию подвижности, ускоряя дисперсию биоплёнки у Vibrio cholerae

Бактериальные биоплёнки представляют собой устойчивые многоклеточные сообщества, обеспечивающие персистирование инфекций и выживание бактерий в окружающей среде. Выход бактерий из биоплёнки — ключевой этап передачи инфекции и патогенеза, однако сигналы хозяина и бактериальные механизмы, регулирующие этот переход, изучены недостаточно. Мы показали, что оксид азота (NO) — широко распространённая сигнальная молекула, образуемая организмом хозяина, — служит быстрым стимулом дисперсии биоплёнки у Vibrio cholerae, высокоподвижной грамотрицательной бактерии — возбудителя холеры, поскольку способствует развитию подвижности. Воздействие NO вызывает широкое повышение экспрессии генов биосинтеза жгутиков, увеличивает продукцию флагеллина и снижает внутриклеточный уровень циклического ди-ГМФ, подготавливая лишённые жгутиков клетки, ассоциированные с биоплёнкой, к активному плаванию и дисперсии. С помощью визуализации отдельных клеток в специально сконструированных микрофлюидных устройствах мы непосредственно наблюдали стимулированный NO отрыв клеток от биоплёнки и развитие выраженной плавательной подвижности в течение нескольких минут. В условиях in vivo бактерии Vibrio cholerae, вышедшие из биоплёнки, эффективнее колонизируют среды с высоким содержанием NO, а NO, вырабатываемый эпителиальными клетками, усиливает отрыв бактерий от эпителиальных поверхностей. Полученные данные выявляют механизм взаимодействия хозяина и патогена, в котором NO служит морфогенетическим сигналом и координирует быстрый переход от неподвижного состояния к подвижности.