п. aeruginosa — бактерия с удивительной способностью к адаптации. Он естественным образом встречается в почве и пресной воде, но он также может процветать на влажных поверхностях медицинского оборудования, что приводит к оппортунистическим инфекциям у пациентов с ослабленным иммунитетом или иным образом уязвимых пациентов, что приводит к опасным для жизни состояниям, таким как пневмония или сепсис.
Одна причина для P. aeruginosa — это способность выдерживать внезапные изменения содержания воды в окружающей среде.
Например, дождь создает проблему для бактерий, потому что он разбавляет среду, окружающую клетку, заставляя воду проникать в клетку за счет осмоса. Такой «осмотический дауншок» может вызвать набухание и взрыв клеток, но некоторые бактерии, в том числе кишечная бактерия Escherichia coli, имеют в своих клеточных мембранах механочувствительные каналы, которые открываются, как только клетка начинает набухать, позволяя небольшим молекулам растворенного вещества — или осмолиты — выходят из клетки, так что осмотический градиент, вызывающий приток воды, уменьшается. E. coli несет два типа механочувствительных каналов. Канал MscS высвобождает небольшое количество осмолитов, когда набухание вызывает небольшое натяжение мембраны.
Канал MscL активируется при более высоких уровнях напряжения для высвобождения осмолитов в больших количествах.
Сергей Сухарев и его коллеги из Университета Мэриленда обнаружили, что P. aeruginosa может выдерживать значительно более сильные осмотические шоки, чем E. кишечная палочка. п. aeruginosa были менее проницаемы для воды и быстрее выделяли осмолиты. Более низкая водопроницаемость дает клеткам больше времени, чтобы отреагировать на осмотические удары, в то время как более быстрое высвобождение осмолита позволяет бактерии терять до 20% своего сухого веса всего за 28 миллисекунд.
Исследователи определили, что P. aeruginosa экспрессирует один канал MscL- и два MscS-типа.
Канал типа MscL преобладает и присутствует с большей плотностью в P. aeruginosa, чем его эквивалент в E. coli, позволяя P. клетки aeruginosa для высвобождения большего количества осмолитов. Но два канала типа MscS также важны; они активируются раньше в ответ на набухание клеток, и, высвобождая небольшое количество осмолитов, они могут снизить натяжение мембраны и не дать каналам MscL высвобождать больше осмолитов, чем необходимо.
«Эти результаты приближают нас на шаг ближе к механистическому пониманию физиологической реакции на осмотические дауншоки», — говорит Сухарев. "Они также помогают объяснить более высокую осмотическую стабильность легко адаптируемого P. aeruginosa по сравнению с кишечным E. кишечная палочка."