表面界面と水泳の運動性は、Pseudomonas aeruginosaの表面センシング応答に影響を与えます

細菌のバイオフィルムは、いくつかの慢性感染症に関係しています。最初の付着後、バイオフィルム形成の重要な最初のステップは、表面センシング応答を誘導する細胞です。グラム陰性の日和見病原体緑膿菌では、2秒のメッセンジャー、環状ジグアニル酸単リン酸（C-Di-GMP）および環状アデノシンモノリン酸（cAMP）が異なる表面センシングメカニズムによって生成されます。ただし、これらの2番目のメッセンジャーによって規制されている異なる細胞の挙動を考えると、これらの経路をどのように新しく結合した細胞がどのように調整するかは不明のままです。不確実性の一部は、異なる株、実験システムを使用した研究に関連しており、通常は1つのセカンドメッセンジャーに焦点を当てています。この研究では、単一細胞のC-Di-GMPとcAMPレベルを同時に測定するためのTricolorレポーターシステムを開発しました。PAO1を使用して、C-Di-GMPとCAMPが2つの一般的に使用される実験システムで選択的に活性化され、表面検知を研究することを示します。C-Di-GMPまたはcAMP応答を区別する条件をさらに調べることにより、アガロース空気界面がタイプIVピリとPIL-CHPシステムを介してcAMPシグナル伝達を活性化することを実証します。ただし、液体アガロース界面は、C-Di-GMPシグナル伝達の活性化を支持します。この応答は、鞭毛の運動性に依存しており、より高い水泳速度と相関しています。まとめて、この作業は、C-Di-GMPとCAMPシグナル伝達の応答が表面のコンテキストに依存していることを示しています。

Bacterial biofilms have been implicated in several chronic infections. After initial attachment, a critical first step in biofilm formation is a cell inducing a surface-sensing response. In the Gram-negative opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa, two second messengers, cyclic diguanylate monophosphate (c-di-GMP) and cyclic adenosine monophosphate (cAMP), are produced by different surface-sensing mechanisms. However, given the disparate cellular behaviors regulated by these second messengers, how newly attached cells coordinate these pathways remains unclear. Some of the uncertainty relates to studies using different strains, experimental systems, and usually focusing on a single second messenger. In this study, we developed a tricolor reporter system to simultaneously gauge c-di-GMP and cAMP levels in single cells. Using PAO1, we show that c-di-GMP and cAMP are selectively activated in two commonly used experimental systems to study surface sensing. By further examining the conditions that differentiate a c-di-GMP or cAMP response, we demonstrate that an agarose-air interface activates cAMP signaling through type IV pili and the Pil-Chp system. However, a liquid-agarose interface favors the activation of c-di-GMP signaling. This response is dependent on flagellar motility and correlated with higher swimming speed. Collectively, this work indicates that c-di-GMP and cAMP signaling responses are dependent on the surface context.