Motility and chemotaxis of bacteria-driven microswimmers fabricated using antigen 43-mediated biotin display.
Motility and chemotaxis of bacteria-driven microswimmers fabricated using antigen 43-mediated biotin display.
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DOI：
10.1038/s41598-018-28102-9
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发表时间：
2018-06-28
影响因子：
4.6
通讯作者：
Sourjik V
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schauer O;Mostaghaci B;Colin R;Hürtgen D;Kraus D;Sitti M;Sourjik V
细菌驱动的生物混合微泳者（bacteriabots）联合收割机将合成货物与能动的活细菌结合在一起，使其能够推进和转向。虽然这种细菌芯片的制造和潜在用途已经引起了人们的广泛关注，但现有的制造方法需要大量的样品制备，这可能会大大降低细菌的活力和运动性。此外，细菌在具有化学梯度的液体培养基中的趋化行为在很大程度上仍然不清楚。为了克服这些缺点，我们设计了大肠杆菌自主展示生物素在其细胞表面上通过工程改造的自身转运蛋白抗原43，从而结合链霉亲和素包被的货物。我们表明，货物附着这些细菌的运动性大大增强，主要发生在细胞两极，这是非常有益的运动bacteriabots的制造。我们进一步进行了系统的研究，以了解和优化这些细菌遵循化学梯度的能力。我们证明，细菌的趋化性主要是有限的货物依赖的游泳速度的降低，并表明，使用细长的E。大肠杆菌细胞可用于克服这一限制。
Bacteria-driven biohybrid microswimmers (bacteriabots) combine synthetic cargo with motile living bacteria that enable propulsion and steering. Although fabrication and potential use of such bacteriabots have attracted much attention, existing methods of fabrication require an extensive sample preparation that can drastically decrease the viability and motility of bacteria. Moreover, chemotactic behavior of bacteriabots in a liquid medium with chemical gradients has remained largely unclear. To overcome these shortcomings, we designed Escherichia coli to autonomously display biotin on its cell surface via the engineered autotransporter antigen 43 and thus to bind streptavidin-coated cargo. We show that the cargo attachment to these bacteria is greatly enhanced by motility and occurs predominantly at the cell poles, which is greatly beneficial for the fabrication of motile bacteriabots. We further performed a systemic study to understand and optimize the ability of these bacteriabots to follow chemical gradients. We demonstrate that the chemotaxis of bacteriabots is primarily limited by the cargo-dependent reduction of swimming speed and show that the fabrication of bacteriabots using elongated E. coli cells can be used to overcome this limitation.
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DOI：
10.1038/nrmicro3432
发表时间：
2015-05
期刊：
Nature reviews. Microbiology
影响因子：
--
作者：
Flores-Mireles AL;Walker JN;Caparon M;Hultgren SJ
通讯作者：
Hultgren SJ
影响因子：
13.3
作者：
Carlsen, Rika Wright;Sitti, Metin
通讯作者：
Sitti, Metin
影响因子：
6.1
作者：
Hong, Jung Woo;Song, Sukhyun;Shin, Jennifer H.
通讯作者：
Shin, Jennifer H.
DOI：
10.1073/pnas.1311592111
发表时间：
2014-01-07
影响因子：
11.1
作者：
Heras, Begona;Totsika, Makrina;Schembri, Mark A.
通讯作者：
Schembri, Mark A.
DOI：
10.1073/pnas.1115719109
发表时间：
2012-03-06
影响因子：
11.1
作者：
Briegel, Ariane;Li, Xiaoxiao;Crane, Brian R.
通讯作者：
Crane, Brian R.