Real-time attack of LL-37 on single Bacillus subtilis cells.
Real-time attack of LL-37 on single Bacillus subtilis cells.
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DOI：
10.1016/j.bbamem.2013.02.011
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发表时间：
2013-06
影响因子：
3.4
通讯作者：
Weisshaar, James C.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Barns, Kenneth J.;Weisshaar, James C.
延时荧光显微镜的单一，生长的枯草芽孢杆菌细胞与2-12秒的时间分辨率揭示了抗菌肽（AMP）的作用机制，对革兰氏阳性菌的前所未有的细节。对于攻击B的人凯萨林菌素LL-37。在枯草芽孢杆菌中，抗微生物应激的症状根据本体AMP浓度而显著不同。在2 μM LL-37时，平均单细胞生长速率降低，但未发生膜透化。在4 μM LL-37时，细胞大小突然缩小，同时Sytox绿色进入细胞质并染色类核。我们将收缩事件解释为由于膜透化引起的膨压（以及可能的膜电位）损失。以0.5帧/秒的Sytox绿色染色的电影显示，类核染色最初是局部的，与整体透化模型相比，与孔形成更一致。在新的“生长恢复”测定中，将细胞与LL-37孵育可变的时间段，然后用缺乏LL-37的新鲜生长培养基冲洗。在2 μM LL-37下观察到的生长速率衰减是可恢复的症状，而在4 μM LL-37下观察到的细胞突然收缩则不是。
Time-lapse fluorescence microscopy of single, growing Bacillus subtilis cells with 2-12 s time resolution reveals the mechanisms of antimicrobial peptide (AMP) action on a Gram-positive species with unprecedented detail. For the human cathelicidin LL-37 attacking B. subtilis, the symptoms of antimicrobial stress differ dramatically depending on the bulk AMP concentration. At 2 μM LL-37, the mean single-cell growth rate decreases, but membrane permeabilization does not occur. At 4 μM LL-37, cells abruptly shrink in size at the same time that Sytox Green enters the cytoplasm and stains the nucleoids. We interpret the shrinkage event as loss of turgor pressure (and presumably the membrane potential) due to permeabilization of the membrane. Movies of Sytox Green staining at 0.5 frame/s show that nucleoid staining is initially local, more consistent with pore formation than with global permeabilization models. In a novel “growth recovery” assay, cells are incubated with LL-37 for a variable period and then rinsed with fresh growth medium lacking LL-37. The growth rate attenuation observed at 2 μM LL-37 is a recoverable symptom, while the abrupt cell shrinkage observed at 4 μM LL-37 is not.
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