霍乱弧菌通过菌毛回缩进行生物膜扩散

生物膜扩散被认为是解决生物膜污染的新方案。霍乱弧菌在连续流动的管道培养体系中会形成生物膜，当突然去除碳源时，霍乱弧菌将会经历生物膜扩散（图1A）。通过氯霉素及利福平处理生物膜细胞将抑制细菌的转录及翻译，经过抗生素处理的生物膜，在突然失去碳源后，不能经历生物膜扩散，证明碳源突然去除的生物膜扩散，需要新的调控因子的转录及翻译来进行（图1B）。因此，作者将经历生物膜扩散及未经历生物膜扩散的细胞进行转录组分析（图1C）。筛选拥有跨膜域及信号肽的77个蛋白进行进一步分析。通过过表达77个蛋白，发现只有其中4个蛋白的过表达能够导致生物膜扩散（图1D）。作者挑选其中一个表型最显著的蛋白进行后续的研究，认为霍乱弧菌生物膜在突然去除碳源时，可能是通过表达VbdR调控生物膜扩散。

图1通过转录组挖掘霍乱弧菌生物膜扩散的调控因子

通过对VbdR基本表征，证明vbdR的转录在碳源突然去除后的表达上升（图2A）。并且，通过对vbdR的启动子分析发现vbdR可能受到CRP及HapR的调控。将hapR及crp敲除后，vbdR的表达量下降，证明vbdR的转录能够受到HapR及Crp的调控（图2B）。

图2霍乱弧菌生物膜扩散调控因子VbdR的基本表征

通过对vbdR过表达及野生型菌株进行转录分析（图3A），作者在vbdR过表达菌株中发现了7个上调的基因。将其中6个基因进行敲除后，经过去除碳源的诱导，生物膜扩散还能发生（图3B）。证明VbdR的过表达不是通过这6个蛋白调控生物膜扩散。由于PilT蛋白的敲除将导致生物膜无法形成。于是作者通过基因沉默的方式，在生物膜形成之后，再抑制pilT的表达。抑制pilT的表达后，碳源去除导致的生物膜扩散下降（图3C）。证明PilT参与霍乱弧菌生物膜扩散的调控。

图3通过转录组解析VbdR调控生物膜扩散的调控网络

参考文献：doi.org/10.1101/2021.05.02.442311