Жгутиковая и толчковая подвижность необходимы для формирования биоплёнки Pseudomonas aeruginosa

Формирование сложных бактериальных сообществ, известных как биоплёнки, начинается с взаимодействия планктонных клеток с поверхностью в ответ на соответствующие сигналы окружающей среды. Мы выделили и охарактеризовали мутанты Pseudomonas aeruginosa PA14, дефектные по инициации формирования биоплёнки на абиотической поверхности — поливинилхлоридном (PVC) пластике. Эти мутанты были обозначены как дефектные по прикреплению к поверхности (surface attachment defective, sad). Были проанализированы два класса мутантов sad: (i) мутанты с нарушенной жгутиковой подвижностью и (ii) мутанты с нарушенным биогенезом локализованных на полюсе пилей IV типа. Развитие биоплёнки, формируемой диким штаммом, изучали в течение 8 ч методом фазово-контрастной микроскопии. Сначала дикий штамм формировал на абиотической поверхности монослой клеток, после чего в пределах монослоя появлялись рассеянные микроколонии. С помощью микроскопии с интервальной съёмкой мы показали, что микроколонии формируются в результате агрегации клеток, присутствующих в монослое. Как и дикий штамм, штаммы с мутациями в генах, необходимых для синтеза пилей IV типа, формировали на поливинилхлоридном пластике монослой клеток. Однако, в отличие от дикого штамма, мутанты пилей IV типа в течение экспериментов не формировали микроколонии, что указывает на важную роль этих структур в образовании микроколоний. Даже после 8 ч инкубации к поливинилхлориду прикреплялось очень мало клеток неподвижного штамма с мутацией в гене flgK, что свидетельствует о роли жгутиков и/или подвижности в начальном взаимодействии клеток с поверхностью. Фенотип этих мутантов позволяет приступить к изучению этапов развития, ведущих к формированию биоплёнки.