Biokimia bakteri dikendalikan dengan bahan yang tidak larut

  • Share


Trevor Franklin, seorang mahasiswa doktoral di Cornell’s Robert Frederick Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering, sedang mempersiapkan penelitian tentang permukaan anti-fouling ketika dia melihat sesuatu yang aneh.

“Saya sedang mempraktikkan teknik kultur bakteri pada beberapa permukaan material, termasuk polivinilpiridin,” kata Franklin, “dan saya perhatikan bahwa Pseudomonas aeruginosa yang tumbuh pada polivinilpiridin memiliki warna yang berbeda dari pada permukaan lainnya.”

Penemuan ini mengarah pada studi baru yang menunjukkan bahwa bahan tertentu dapat mengubah perilaku biokimia mikroba permukaan yang hidup di dalamnya, dan merupakan yang pertama menunjukkan bahan yang tidak larut yang mengendalikan perilaku biokimia bakteri.

Biofilm bakteri – kumpulan sel bakteri yang terbungkus dalam matriks biomolekul – cenderung tumbuh pada permukaan yang basah. Dengan demikian, manusia menghabiskan banyak waktu dan energi untuk mencoba menghilangkan atau membunuh film-film ini dari gigi, lambung kapal, dan implan medis, di antara banyak permukaan lainnya. Pembelajaran, diterbitkan dalam edisi cetak jurnal Biomacromolekul, membuka pintu untuk penelitian baru tentang efek bahan tidak larut pada fisiologi biofilm.

Franklin dan Rong Yang, asisten profesor teknik kimia dan biomolekuler dan rekan penulis studi tersebut, merancang eksperimen yang menunjukkan polivinilpiridin meningkatkan jumlah besi permukaan yang dapat diakses oleh bakteri P. aeruginosa dan, dengan cara ini, mengurangi kemampuan bakteri untuk menyebabkan penyakit. Senyawa P. aeruginosa menghasilkan untuk mengais besi juga bertanggung jawab untuk warna biasa. Ketika bahan permukaan polivinilpiridin membuat besi tersedia, senyawa ini tidak diperlukan dan oleh karena itu warna yang biasa tidak ada.

Biofilm yang terdiri dari P. aeruginosa yang ditumbuhkan pada polivinilpiridin dua kali lebih besar dari yang tumbuh pada pelat pembanding yang tidak dilapisi, tetapi 68% kurang ganas terhadap jenis sel kulit manusia tertentu. Saat biofilm P. aeruginosa tumbuh, ia “mengambil” besi dari sekitarnya dan dalam proses ini dapat menyebabkan keracunan pada spesies lain di daerah tersebut. Karena pelapisan polivinilpiridin menyediakan sumber besi yang siap pakai, biofilm dapat tumbuh dengan penyerapan besi yang minimal dan menyebabkan kerusakan yang lebih sedikit.

Sijin Li, asisten profesor teknik kimia dan biomolekuler, menerapkan keahliannya dalam metabolisme sel untuk menjelaskan hasil yang diamati. Lebih dari 4.000 produk antara dan akhir metabolisme (metabolit) ada di P. aeruginosa. Perubahan dinamis dalam metabolit yang ada mencerminkan perubahan perilaku bakteri dalam menanggapi perubahan lingkungan, termasuk perubahan yang dipicu oleh bahan permukaan.

Mungkin sulit untuk membuat profil sejumlah besar metabolit dengan cepat dan akurat. Li menggunakan teknik unik – metabolomik yang tidak ditargetkan – untuk memungkinkan para peneliti mendapatkan gambaran dari semua metabolit yang dihasilkan oleh P. aeruginosa dan untuk mengidentifikasi senyawa dan mekanisme yang mungkin mendasari perubahan perilaku yang disebabkan oleh bahan permukaan.

“Mikroba adalah bentuk kehidupan yang paling padat, beragam, dan ada di mana-mana di Bumi, jadi penting bagi kita untuk memahami bagaimana bahan sintetis yang kita buat dapat mengubah perilaku mikroba,” kata Yang. Kemampuan untuk mengontrol pertumbuhan dan perilaku biofilm hanya dengan memanipulasi komposisi permukaan akan memberi para insinyur alat penting untuk melengkapi organisme rekayasa genetika yang ada, yang datang dengan kekhawatiran terkait dengan penyebarannya di luar lab.

Penelitian Yang di masa depan akan mengeksplorasi potensi untuk mengambil keuntungan dari interaksi material-biofilm untuk memanfaatkan biofilm untuk digunakan dalam bioremediasi, produksi bioteknologi barang-barang konsumen, dan bahkan self-powering dan pembaharuan diri dari bahan hidup.

Sumber: Universitas Cornell





Source link

banner 120x600
  • Share

Leave a Reply

Your email address will not be published.