I en ny studie publicerad i Journal of Biological Chemistry ( JBC ), forskare från University of Notre Dame och University of Illinois i Urbana-Champaign har funnit att bakterien Pseudomonas aeruginosa, en patogen som orsakar lunginflammation, sepsis och andra infektioner, kommunicerar nödsignaler inom en grupp bakterier som svar på vissa antibiotika. Denna kommunikation visade sig variera över kolonin och antyder att denna bakterie kan utveckla skyddande beteenden som bidrar till dess förmåga att tolerera vissa antibiotika.

"Det finns en allmän brist på förståelse för hur bakteriesamhällen, som den opportunistiska patogenen P. aeruginosa, svara på antibiotika, sade Nydia Morales-Soto, senior forskare inom civil- och miljöteknik och geovetenskap (CEEES) vid University of Notre Dame och huvudförfattare till artikeln. "Det mesta vi vet är från studier om stationära biofilmsamhällen, mindre är känt om processen i förväg när bakterier koloniserar, sprids och växer. I den här studien, vårt forskarteam granskade specifikt bakteriers beteende under denna period och vad det kan betyda för antibiotikaresistens."

Det rapporterade beteendet orsakades av tobramycin, ett antibiotikum som vanligtvis används i kliniska miljöer, och resulterade i ett dubbelsignalsvar. Eftersom detta antibiotikum applicerades på en koloni av P. aeruginosa, bakterierna producerade en signal till ett lokaliserat område av kolonin – en Pseudomonas kinolonsignal (PQS) som är känd för att uppstå – såväl som en andra, samhällsomfattande svar, känd som alkylhydroxikinolin (AQNO).

Teamet kartlade produktionen av varje svar rumsligt, och fastställde att P. aeruginosa är kapabel att producera PQS i små fickor vid signifikant högre koncentrationer än tidigare registrerat. Dessa fynd bidrog till att säkra tidningens val som ett JBC "Editor's Pick, "ett erkännande som endast ges till de översta 2 procenten av manuskript som publicerats i tidskriften för ett givet år.

Studien visade att PQS och AQNO är oberoende reglerade svar som avsiktligt kommunicerar olika budskap. Dessutom, detta betyder att bakterietypen kan ha viss förmåga att skydda kolonin från vissa yttre toxiner medan bakterierna fortfarande befinner sig i en koloniseringsfas.

"Även om AQNO-svaret som identifieras i tidningen är ett stressberoende beteende, det är ett så nytt kemiskt budskap att det ännu inte definitivt har märkts som en signal. Fastän, baserat på våra upptäckter, vi tror att det är " sa Joshua Shrout, docent i CEEES och samtidig docent i biologiska vetenskaper vid University of Notre Dame och medförfattare till artikeln. "Oavsett, detta arbete öppnar ett nytt fönster för att förstå P. aeruginosa beteende och eventuellt hur denna bakterie främjar tolerans mot antibiotika. "

Studien, som finansierades av National Institutes of Health, kunde identifiera en unik bakteriell beteendemässig respons på grund av teamets distinkta forskningsmetod. Gruppen använde både Ramanspektroskopi och masspektrometri för att slutföra en avsiktlig analys, pixel för pixel, från hundratusentals pixlar i deras kemiska bilder. Denna detaljerade process är vad som gjorde det möjligt för forskarna att identifiera de två distinkta kemiska reaktionerna från bakterierna på tobramycin, som annars lätt kan missas. Metoden är också en unik process som utvecklats av detta specifika team av forskare.