Multiscale X-ray study of Bacillus subtilis biofilms reveals interlinked structural hierarchy and elemental heterogeneity

生物膜 枯草芽孢杆菌 胞外聚合物 生物物理学 生物 人口 孢子 多细胞生物 细菌 化学 微生物学 基质(化学分析) 生物化学 遗传学 基因 人口学 社会学 色谱法
作者
David N Azulay,Oliver Spaeker,Mnar Ghrayeb,Michaela Wilsch-Bräuninger,Ernesto Scoppola,Manfred Burghammer,Ivo Zizak,Luca Bertinetti,Yael Politi,Liraz Chai
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [Proceedings of the National Academy of Sciences]
卷期号:119 (4) 被引量:11
标识
DOI:10.1073/pnas.2118107119
摘要

Biofilms are multicellular microbial communities that encase themselves in an extracellular matrix (ECM) of secreted biopolymers and attach to surfaces and interfaces. Bacterial biofilms are detrimental in hospital and industrial settings, but they can be beneficial, for example, in agricultural as well as in food technology contexts. An essential property of biofilms that grants them with increased survival relative to planktonic cells is phenotypic heterogeneity, the division of the biofilm population into functionally distinct subgroups of cells. Phenotypic heterogeneity in biofilms can be traced to the cellular level; however, the molecular structures and elemental distribution across whole biofilms, as well as possible linkages between them, remain unexplored. Mapping X-ray diffraction across intact biofilms in time and space, we revealed the dominant structural features in Bacillus subtilis biofilms, stemming from matrix components, spores, and water. By simultaneously following the X-ray fluorescence signal of biofilms and isolated matrix components, we discovered that the ECM preferentially binds calcium ions over other metal ions, specifically, zinc, manganese, and iron. These ions, remaining free to flow below macroscopic wrinkles that act as water channels, eventually accumulate and may possibly lead to sporulation. The possible link between ECM properties, regulation of metal ion distribution, and sporulation across whole, intact biofilms unravels the importance of molecular-level heterogeneity in shaping biofilm physiology and development.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
姚奋斗发布了新的文献求助10
1秒前
Owen应助aaggaga采纳,获得10
1秒前
3秒前
4秒前
无聊的豌豆完成签到,获得积分10
4秒前
一只狗东西完成签到,获得积分10
4秒前
狗剩完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
8秒前
GQ发布了新的文献求助10
8秒前
冬柳发布了新的文献求助10
9秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
9秒前
yuant发布了新的文献求助10
10秒前
云澈发布了新的文献求助10
11秒前
狗剩发布了新的文献求助10
11秒前
隐形曼青应助无聊的豌豆采纳,获得10
12秒前
张笑笑发布了新的文献求助10
13秒前
ynscw应助白华苍松采纳,获得20
14秒前
14秒前
揍鱼完成签到,获得积分20
15秒前
16秒前
Hello应助XSY采纳,获得10
18秒前
19秒前
小中发布了新的文献求助10
19秒前
糖糖发布了新的文献求助10
20秒前
Assmpsit发布了新的文献求助10
21秒前
xiangdan发布了新的文献求助10
22秒前
负责太阳完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
25秒前
GQ完成签到,获得积分10
25秒前
Owen应助糖伯虎采纳,获得10
27秒前
优秀山水发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
30秒前
CCC完成签到,获得积分10
32秒前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
COSMETIC DERMATOLOGY & SKINCARE PRACTICE 388
Case Research: The Case Writing Process 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3142187
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793134
关于积分的说明 7805663
捐赠科研通 2449433
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303289
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 626807
版权声明 601291