Синегнойная палочка использует для навигации подобие осязания

Синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa, оппортунистический патоген человека, перемещается по поверхности благодаря особым филаментам, известным как пили IV типа (T4P). Бактерия последовательно вытягивает их, прикрепляет к поверхности, а затем подтягивает за ними саму клетку. Все эти движения сопровождаются последовательной полимеризацией и деполимеризацией пилей, состоящих из субъединиц белка пилина PilA. Ученые из Швейцарии и США показали, что бактерия координирует свои движения в пространстве с помощью процесса, известного как механотаксис, во многом напоминающего осязание.

Из предыдущих генетических исследований известно, что «дерганое» движение P. aeruginosa контролируется сенсорной системой Chp, похожей на систему хемотаксиса. Мутации компонентов Chp приводят к нарушениям в движении клеток за счет угнетения работы T4P, хотя детали работы этой системы не до конца изучены.

Авторы исследования получили клетки с делециям разных компонентов системы Chp и показали, что во всех случаях в клетках повышалась концентрация цАМФ. При этом двигательные нарушения у всех штаммов были разными. Таким образом, контроль направления движения P. aeruginosa зависит от системы Chp, но не от цАМФ.

Клетки дикого типа после столкновения друг с другом часто меняют направление движения на противоположное, что может указывать на роль механической силы в работе системы Chp или же на то, что система Chp химически чувствует поверхность другой клетки. Чтобы исключить вторую возможность, ученые поместили на стекла, по которым ползали клетки P. aeruginosa, стеклянные микроволокна толщиной в нанометр. Столкновение с микроволокнами также заставляло клетки менять направление движения, что указывает на ведущую роль механочувствительности в контроле направления движения у P. aeruginosa.

Наконец, авторы работы оценили вклад системы Chp в коллективную подвижность клеток P. aeruginosa. Клетки дикого типа распределяются по поверхности более-менее равномерно. Клетки с мутациями в различных компонентах системы Chp постоянно сталкиваются друг с другом и формируют комки. Ученые заключили, что система Chp позволяет клеткам P. aeruginosa быстро менять направление движения на противоположное после столкновения с другой клеткой, причем в основе этого процесса лежат механическое столкновение, а не ощущение химических веществ. Система Chp регулирует распределение T4P по поверхности клетки, что также обеспечивает правильную навигацию P. aeruginosa.