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 [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
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
3秒前
6秒前
巴达天使发布了新的文献求助10
10秒前
经竺发布了新的文献求助10
10秒前
12秒前
orixero应助airsh采纳,获得10
15秒前
云泥发布了新的文献求助10
17秒前
白河应助小菜在努力了采纳,获得30
19秒前
19秒前
欣喜的香彤完成签到,获得积分10
20秒前
乔大开发布了新的文献求助10
24秒前
27秒前
乔大开完成签到,获得积分10
28秒前
Sophiaye完成签到,获得积分10
28秒前
他克莫司完成签到,获得积分10
29秒前
32秒前
SciGPT应助墨月白采纳,获得30
37秒前
缤月完成签到,获得积分20
38秒前
39秒前
YixiaoWang发布了新的文献求助10
44秒前
科研通AI2S应助七安采纳,获得10
46秒前
木鸽子完成签到,获得积分10
49秒前
所所应助333水采纳,获得10
49秒前
51秒前
52秒前
53秒前
YixiaoWang完成签到,获得积分10
54秒前
56秒前
uraylong发布了新的文献求助10
58秒前
huisu发布了新的文献求助10
58秒前
来自星星的me完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
zsz发布了新的文献求助10
1分钟前
板凳发布了新的文献求助30
1分钟前
科研通AI5应助云泥采纳,获得10
1分钟前
1分钟前
852应助板凳采纳,获得30
1分钟前
橙子完成签到 ,获得积分20
1分钟前
zsz完成签到,获得积分10
1分钟前
赘婿应助荔枝采纳,获得10
1分钟前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 3000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
基于CZT探测器的128通道能量时间前端读出ASIC设计 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3777336
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3322714
关于积分的说明 10211156
捐赠科研通 3038009
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667051
邀请新用户注册赠送积分活动 797952
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758098