Surface physicochemical properties at the micro and nano length scales: role on bacterial adhesion and Xylella fastidiosa biofilm development

• Processo: 13/17498-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2013
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2014
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Mônica Alonso Cotta
• Beneficiário: Mônica Alonso Cotta
• Instituição Sede: Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biofísica Biofilmes Fitopatógenos Xylella fastidiosa Expressão gênica Publicações de divulgação científica Artigo científico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adhesion | Biofilm | cellulose film | gene expression | surface potential | Xylella fastidiosa | biofísica, física de superfícies

Resumo

O fitopatógeno Xylella fastidiosa cresce como um biofilme causando oclusão vascular e, consequentemente, estresse de nutrientes e água em diferentes plantas hospedeiras por adesão em superfícies dos vasos do xilema compostos de celulose, hemicelulose, pectina e proteínas. Entender os fatores que influenciam a adesão bacteriana e o desenvolvimento do biofilme é uma questão fundamental na identificação de mecanismos para impedir a formação de biofilmes em plantas infectadas. Neste estudo mostramos que o desenvolvimento e arquitetura de biofilmes de Xylella fastidiosa correlacionam-se bem com as propriedades físico-químicas da superfície depois da interação com o meio de cultura. Diferentes substratos bióticos e abióticos, tais como silício (Si) e filmes de celulose derivatizada, foram estudados. Tanto os biofilmes como os substratos foram caracterizados na micro e nano-escala, o que corresponde às escalas de comprimento da célula bacteriana e membrana / proteína, respectivamente. Os resultados experimentais indicam claramente que a presença de superfícies com uma composição química diferente afetam o comportamento da bactéria do ponto de vista da expressão gênica, adesão e funcionalidade. A adesão bacteriana é facilitada em superfícies mais hidrofílicas com os potenciais de superfície mais elevados; a adesina XadA1 mostra diferentes forças de interação sobre estas superfícies. No entanto, apesar de diferentes geometrias da arquitetura dos biofilmes e das taxas de desenvolvimento, o processo de colonização ocorre em todos as superfícies investigadas. Os nossos resultados univocamente suportam a hipótese de que diferentes mecanismos de adesão são ativos ao longo do ciclo de vida do biofilme representando um mecanismo de adaptação às variações na composição específica do vaso do xilema, que a bactéria encontra dentro da planta infectada. (AU)