Membrane rigidity regulates E. coli proliferation rates
Salinas-Almaguer, Samuel (Universidad Complutense de Madrid. Departamento de Química Física)
Mell, Michael (Universidad Complutense de Madrid. Departamento de Química Física)
Almendro Vedia, Victor G. (Universidad Complutense de Madrid. Departamento de Química Física)
Calero, Macarena (Universidad Complutense de Madrid. Departamento de Química Física)
Robledo-Sánchez, Kevin Carlo Martín (Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Unidad Monterrey)
Ruiz-Suarez, Carlos (Centro de Investigación y de Estudios Avanzados. Unidad Monterrey)
Alarcón Cor, Tomás (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Matemàtiques)
Barrio, Rafael A. (Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Física)
Hernández-Machado, Aurora (Centre de Recerca Matemàtica)
Monroy, Francisco (Universidad Complutense de Madrid. Departamento de Química Física)

Data:	2022
Resum:	Combining single cell experiments, population dynamics and theoretical methods of membrane mechanics, we put forward that the rate of cell proliferation in E. coli colonies can be regulated by modifiers of the mechanical properties of the bacterial membrane. Bacterial proliferation was modelled as mediated by cell division through a membrane constriction divisome based on FtsZ, a mechanically competent protein at elastic interaction against membrane rigidity. Using membrane fluctuation spectroscopy in the single cells, we revealed either membrane stiffening when considering hydrophobic long chain fatty substances, or membrane softening if short-chained hydrophilic molecules are used. Membrane stiffeners caused hindered growth under normal division in the microbial cultures, as expected for membrane rigidification. Membrane softeners, however, altered regular cell division causing persistent microbes that abnormally grow as long filamentous cells proliferating apparently faster. We invoke the concept of effective growth rate under the assumption of a heterogeneous population structure composed by distinguishable individuals with different FtsZ-content leading the possible forms of cell proliferation, from regular division in two normal daughters to continuous growing filamentation and budding. The results settle altogether into a master plot that captures a universal scaling between membrane rigidity and the divisional instability mediated by FtsZ at the onset of membrane constriction.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2019-108391RB-I00 Ministerio de Economía y Competitividad FIS2015-70339-C2-1-R Ministerio de Economía, Industria y Competitividad FIS2016-78883-C2-1-P Agencia Estatal de Investigación PID2019-106063GB-I00 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1061 Ministerio de Economía y Competitividad MTM2015-71509-C2-1-R Agencia Estatal de Investigación RTI2018-098322-B-I00 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2017/SGR-1735 Ministerio de Economía y Competitividad MDM-2014-0445
Nota:	Altres ajuts: CERCA Programme/Generalitat de Catalunya
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Biophysics ; Membrane biophysics
Publicat a:	Scientific reports, Vol. 12 (January 2022) , art. 933, ISSN 2045-2322

DOI: 10.1038/s41598-022-04970-0
PMID: 35042922

15 p, 2.6 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats