La force stabilise une liaison dans l’adhésion bactérienne

Des biophysiciens de l’Université nationale de Singapour ont découvert comment un complexe d’adhésion bactérienne spécial pouvait être stabilisé de manière contre-intuitive par un stress mécanique au niveau d’une seule molécule.

Un aspect critique des interactions bactérie-hôte est la contact physique entre les bactéries et les hôtes ainsi que leurs réponses aux stimuli mécaniques locaux. La bactérie adhésion les complexes formés avec les hôtes doivent être résilients à divers Stress mécanique conditions, associées à des forces sur une large gamme de nanonewtons dans le voies urinaires jusqu’aux piconewtons dans les capillaires. D’autre part, les bactéries adhérentes doivent conserver la capacité de se propager, exigeant des durées de vie suffisamment courtes des complexes d’adhésion dans des conditions sans stress.

Une hypothèse de longue date est que les complexes d’adhérence bactérienne peuvent avoir évolué avec une propriété mécanique unique, leur conférant une augmentation contre-intuitive de la durée de vie dépendante de la force, connue sous le nom de cinétique d’accrochage. Dans une certaine mesure, cela ressemble aux ceintures de sécurité que l’on trouve dans les voitures, qui se resserrent lorsqu’il y a une augmentation soudaine des contraintes.

Le test de cette hypothèse importante a été entravé pendant des années par le défi technologique de pouvoir quantifier les durées de vie dépendantes de la force d’une seule adhésion bactérienne. complexe sur une plage de force allant jusqu’à des dizaines de piconewtons pendant de longues durées.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jie Yan du Département de physique de l’Université nationale de Singapour a relevé le défi technologique et étudié les durées de vie dépendantes de la force d’une famille de complexes d’adhésion bactérienne à l’aide de pinces magnétiques ultra-stables. De fortes cinétiques d’accrochage sont observées pour tous ces complexes d’adhésion, avec des durées de vie augmentées de plusieurs milliers de fois lorsque les forces appliquées augmentent de près de zéro à des dizaines de piconewtons. Une dépendance à la température très sensible des durées de vie est également révélée. Cela se traduit par une diminution drastique de la durée de vie de plus de 100 fois lorsque la température augmente de 23^oC à la température du corps humain de 37^oC

Le professeur Yan a déclaré: “Un changement conformationnel dépendant de la force unique des complexes d’adhésion s’avère être la voie de transition de rupture des complexes d’adhésion. Avec cela, l’équipe a dérivé un modèle physique cela peut expliquer quantitativement les durées de vie dépendantes de la force d’accrochage observées des complexes d’adhérence, ce qui est la première preuve jamais rapportée de cette cinétique d’accrochage chez les bactéries.

L’étude est publiée dans le Journal de l’American Chemical Society. À l’avenir, l’équipe de recherche étendra sa technologie pour examiner la stabilité mécanique d’une gamme plus large de complexes d’adhérence microbienne impliqués dans les maladies humaines et explorera les approches intermédiaires possibles pour déstabiliser les adhérences bactériennes.