Use of atomic force microscopy to study bacterial adhesion to mucins

I høyere organismers indre organer, som luftveiene, mage- og tarmkanalen og det urogenitale system, dekkes overflateepitel av et slimlag, også kalt mucus. Mucus dekker også huden til amfibier, snegler og fisk. Mucus spiller en viktig rolle som en beskyttende barriere mot omgivelsene. En hovedkomponent i mucus er glykoproteinet mucin, som gir opphav til de viskoelastiske egenskapene til mucus. Muciner er et viktig mål for både normalflora og parasitter, og tjener som en kilde til karbon og energi for bakterier. Bakterier har utviklet en rekke mekanismer for å sikre kolonisering på måloverflater, og å studere egenskapene bak bakterieadhesjon er viktig for å forstå hvordan bakterier påvirker verten. Målet med denne oppgaven var å undersøke Arthrobacters og Janthinobacteriums adhesjon til muciner isolert fra mucusdekte overflater hos storfe (BSM) og gris (PGM). Bakterieadhesjon ble målt ved bruk av atomkraftmikroskopi (AFM). AFM er et velegnet verktøy for å studere bakterieadhesjon til muciner. Metoden tillater målinger med levende celler, og målinger av enkeltmolekylære interaksjoner i nanometerskalaen. I denne oppgaven sammenlignes adhesjonsegenskaper til bakteriene før og etter mucinene ble behandlet med neuramindase, et enzym som fjerner sialinsyreenheter fra glykankjeder. Vi antok at bakteriene ville interagere med glykaner på mucinene, og at neuraminidasebehandlingen ville endre egenskapene til mucinene og påvirke bakterieadhesjon. Enkeltmolekylære par-interaksjoner ble analysert for å identifisere bruddkraften til enkle interaksjoner. Kraftkurver fra AFM-målinger ble brukt for å bestemme deadhesionsarbeid og bruddkraften for bakterieinteraksjonen med mucinene. Resultatet indikerte at bindingsstyrken for både Arthrobacter og Janthinobacterium var svake til begge mucinene, men den var noe sterkere til BSM enn PGM. Etter behandling av mucinene med neuraminidase ble Arthrobacters adhesjonsegenskaper redusert, mens Janthinobacteriums adhesjonsegenskaper økte. Ved måling av enkeltmolekylære par-interaksjoner, ble bruddkraften til de molekylære bindingene mellom bakteriene og mucinene målt til å ligge i intervallet 0,1 – 0,3 eller 0,4 nN. Disse resultatene samsvarer med tidligere studier