Bacterial biofilm development in response to toxic molecules
响应有毒分子的细菌生物膜发育
基本信息
- 批准号:RGPIN-2021-04237
- 负责人:
- 金额:$ 3.64万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2021
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2021-01-01 至 2022-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Most bacteria grow in surface-associated communities called biofilms, a mode of growth that protects them from predators and noxious substances, including detergents, antibiotics, and toxic metals. The signals and pathways that modulate biofilm development in response to chemical exposure are poorly understood, even though biofilms play key roles in the environment, agriculture, and animal/human well-being. We showed previously that exposure of bacteria to sublethal concentrations of diverse antimicrobials, detergents, and disinfectants stimulates biofilm formation. For some compounds, biofilm stimulation occurred at concentrations far below those that impacted growth, suggesting that bacteria detect minute amounts of potentially dangerous molecules and respond with increased biofilm formation. We propose that increases in biofilm formation are a rapid protective response to mitigate damage to the population. This non-specific response is reminiscent of the innate immune responses of higher organisms, and likely buys time so the population can subsequently develop more classical forms of resistance. Based on preliminary studies, our working hypothesis is that exposure to sub-MIC antibiotics, detergents, or disinfectants causes cellular damage that triggers stress responses, increasing metabolic demand to repair this damage. It is not yet clear how these responses are linked to increased levels of biofilm. We will compare two model species, P. aeruginosa and Escherichia coli for which we have a wealth of tools, to make more generalized conclusions about biofilm stimulation. In prior NSERC-funded studies, we identified mutants that failed to increase biofilm formation when exposed to various antimicrobials. Each species yielded a short list of interesting mutants that we will further characterize to understand how and why they fail to respond to these chemical cues. Our data suggest that sub-MIC antibiotics cause damage whose repair increases energy (ATP) demand and thus respiration. We will determine how these demands for increased metabolic capacity are linked to production of more biofilm, which requires increased synthesis of matrix components. Our specific aims are to: 1) Characterize the biofilm stimulation responses of P. aeruginosa and E. coli wild type and respiratory mutants when exposed to sub-MIC antibiotics in the presence of alternative electron acceptors 2) Investigate the links between aerobic central metabolism, cyclic-di-GMP levels, and production of biofilm matrix polysaccharide components This work will provide new understanding of biofilm biology and the ways in which bacteria perceive and respond to bioactive small molecules. There are many scenarios where increased biofilm formation is desirable - for example, wastewater treatment, extraction of low-concentration minerals from mine tailings, or plant root colonization for growth promotion - and our work may provide clues on how to more easily achieve this goal.
大多数细菌生长在称为生物膜的表面相关群落中,这种生长模式可以保护它们免受捕食者和有毒物质的侵害,包括清洁剂,抗生素和有毒金属。尽管生物膜在环境、农业和动物/人类福祉中发挥着关键作用,但人们对调节生物膜发育以响应化学暴露的信号和途径知之甚少。 我们以前表明,暴露于亚致死浓度的各种抗菌剂,洗涤剂和消毒剂的细菌刺激生物膜的形成。对于一些化合物,生物膜刺激发生在远低于影响生长的浓度下,这表明细菌检测到微量的潜在危险分子,并以增加的生物膜形成作出反应。我们认为生物膜形成的增加是一种快速的保护性反应,以减轻对种群的损害。这种非特异性反应让人想起高等生物的先天免疫反应,并可能赢得时间,因此种群随后可以发展出更经典的抗性形式。基于初步研究,我们的工作假设是,暴露于亚MIC抗生素,洗涤剂或消毒剂会导致细胞损伤,引发应激反应,增加代谢需求以修复这种损伤。目前尚不清楚这些反应如何与生物膜水平的增加有关。我们将比较两个模型物种,铜绿假单胞菌和大肠杆菌,我们有丰富的工具,使更普遍的结论生物膜刺激。在之前NSERC资助的研究中,我们鉴定了暴露于各种抗菌剂时未能增加生物膜形成的突变体。每个物种都产生了一个有趣的突变体的简短列表,我们将进一步描述这些突变体,以了解它们如何以及为什么对这些化学线索没有反应。我们的数据表明,低于MIC的抗生素会造成损伤,其修复会增加能量(ATP)需求,从而增加呼吸。我们将确定这些增加代谢能力的需求如何与更多生物膜的产生联系起来,这需要增加基质成分的合成。我们的具体目标是:1)表征铜绿假单胞菌和大肠杆菌的生物膜刺激反应。大肠杆菌野生型和呼吸突变体,当暴露于亚MIC抗生素时,在存在替代电子受体的情况下2)研究有氧中枢代谢、环状二GMP水平和生物膜基质多糖组分的产生之间的联系这项工作将提供对生物膜生物学的新理解以及细菌感知和响应生物活性小分子的方式。有许多情况下,增加生物膜的形成是可取的-例如,废水处理,从尾矿中提取低浓度的矿物质,或植物根系定植生长促进-我们的工作可能会提供如何更容易地实现这一目标的线索。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Burrows, Lori其他文献
Burrows, Lori的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Burrows, Lori', 18)}}的其他基金
Bacterial biofilm development in response to toxic molecules
响应有毒分子的细菌生物膜发育
- 批准号:
RGPIN-2021-04237 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Agents Provocateur: Exploiting bacterial biofilm stimulation to identify bioactive small molecules
Agents Provocateur:利用细菌生物膜刺激来识别生物活性小分子
- 批准号:
RGPIN-2016-06521 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Agents Provocateur: Exploiting bacterial biofilm stimulation to identify bioactive small molecules
Agents Provocateur:利用细菌生物膜刺激来识别生物活性小分子
- 批准号:
RGPIN-2016-06521 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Agents Provocateur: Exploiting bacterial biofilm stimulation to identify bioactive small molecules
Agents Provocateur:利用细菌生物膜刺激来识别生物活性小分子
- 批准号:
RGPIN-2016-06521 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Agents Provocateur: Exploiting bacterial biofilm stimulation to identify bioactive small molecules
Agents Provocateur:利用细菌生物膜刺激来识别生物活性小分子
- 批准号:
RGPIN-2016-06521 - 财政年份:2017
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Agents Provocateur: Exploiting bacterial biofilm stimulation to identify bioactive small molecules
Agents Provocateur:利用细菌生物膜刺激来识别生物活性小分子
- 批准号:
RGPIN-2016-06521 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Role of peptidoglycan-active enzymes in the assembly of bacterial motility, secretion and efflux systems
肽聚糖活性酶在细菌运动、分泌和外排系统组装中的作用
- 批准号:
227817-2011 - 财政年份:2015
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Role of peptidoglycan-active enzymes in the assembly of bacterial motility, secretion and efflux systems
肽聚糖活性酶在细菌运动、分泌和外排系统组装中的作用
- 批准号:
227817-2011 - 财政年份:2014
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Role of peptidoglycan-active enzymes in the assembly of bacterial motility, secretion and efflux systems
肽聚糖活性酶在细菌运动、分泌和外排系统组装中的作用
- 批准号:
227817-2011 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Role of peptidoglycan-active enzymes in the assembly of bacterial motility, secretion and efflux systems
肽聚糖活性酶在细菌运动、分泌和外排系统组装中的作用
- 批准号:
227817-2011 - 财政年份:2012
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
相似国自然基金
乳杆菌代谢物PolyP通过LuxS/AI-2途径调控菌斑生物膜介导的矿化失衡机制研究
- 批准号:82370941
- 批准年份:2023
- 资助金额:48.00 万元
- 项目类别:面上项目
靶向降解、清除幽门螺杆菌菌膜 (biofilm)的多功能脂质-聚合物杂化纳米粒的制备、作用评价及相关机制研究
- 批准号:81473154
- 批准年份:2014
- 资助金额:60.0 万元
- 项目类别:面上项目
多物理场对大肠杆菌微生物膜(Biofilm)形成的影响
- 批准号:11402265
- 批准年份:2014
- 资助金额:28.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
图们江流域农村生活污水处理中Atmosphere-Exposed Biofilm的净化机理及动力学研究
- 批准号:51269032
- 批准年份:2012
- 资助金额:49.0 万元
- 项目类别:地区科学基金项目
铜绿假单胞菌氨肽酶对生物被膜(Biofilm)发育及抗性的贡献
- 批准号:31140041
- 批准年份:2011
- 资助金额:10.0 万元
- 项目类别:专项基金项目
抗砷性微生物与零价铁协同作用去除砷污染机理研究
- 批准号:21107100
- 批准年份:2011
- 资助金额:24.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
基于光交联探针的病原菌生物膜形成过程的信号转导机制研究
- 批准号:91013005
- 批准年份:2010
- 资助金额:70.0 万元
- 项目类别:重大研究计划
内生生防芽孢杆菌B3-7生物薄膜(biofilm)形成与其在小麦根围长期定殖的关系研究
- 批准号:30971952
- 批准年份:2009
- 资助金额:33.0 万元
- 项目类别:面上项目
生物膜式反应器内复杂热物理参数动态场分布的多尺度实时测量方法研究
- 批准号:50876120
- 批准年份:2008
- 资助金额:36.0 万元
- 项目类别:面上项目
程序性死亡促进白假丝酵母菌生物膜耐药株产生的蛋白组学研究
- 批准号:30400498
- 批准年份:2004
- 资助金额:21.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Development of an electrospun antimicrobial coated tampon for management of bacterial vaginosis biofilm
开发用于治疗细菌性阴道病生物膜的静电纺丝抗菌涂层卫生棉条
- 批准号:
BB/Y512357/1 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Training Grant
Bacterial Adhesion Inhibition and Biofilm Disruption by Adaptive Piezoelectric Biomaterial
自适应压电生物材料抑制细菌粘附和破坏生物膜
- 批准号:
10668030 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Probing the role of sensory cues in the regulation of bacterial biofilm development
探讨感觉线索在细菌生物膜发育调节中的作用
- 批准号:
10714322 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Development of an Electrospun Antimicrobial Coated Tampon for Management of Bacterial Vaginosis Biofilm
开发用于治疗细菌性阴道病生物膜的静电纺丝抗菌涂层卫生棉条
- 批准号:
2894641 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Studentship
Determinants of bacterial biofilm formation at the intestinal mucosal interface and their roles in pathogen exclusion
肠粘膜界面细菌生物膜形成的决定因素及其在病原体排除中的作用
- 批准号:
10612990 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Determinants of bacterial biofilm formation at the intestinal mucosal interface and their roles in pathogen exclusion
肠粘膜界面细菌生物膜形成的决定因素及其在病原体排除中的作用
- 批准号:
10598410 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Bacterial biofilm development in response to toxic molecules
响应有毒分子的细菌生物膜发育
- 批准号:
RGPIN-2021-04237 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Selective antimicrobial peptides from milk for bacterial vaginosis
牛奶中的选择性抗菌肽治疗细菌性阴道病
- 批准号:
10484181 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Inhibition of Candida Virulence and Biofilm Formation by a Bacterial Peptide
细菌肽抑制念珠菌毒力和生物膜形成
- 批准号:
10302700 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别:
Metabolic Basis of Bacterial Community Function in the Cystic Fibrosis Airway
囊性纤维化气道细菌群落功能的代谢基础
- 批准号:
10416061 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 3.64万 - 项目类别: