Персистентный профиль штаммов Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae с генетическими детерминантами хелаторов железа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Целью работы является характеристика связи персистентного профиля и способности к продукции железосвязывающих соединений кишечных изолятов Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae с генетическими детерминантами iucBC и clbBN, как на фенотипическом, так и на генетическом уровнях. С использованием сконструированных праймеров и разработанного единого алгоритма мультиплекс-ПЦР установлена широкая частота встречаемости (44.0–80.0%) в популяции условно-патогенных энтеробактерий штаммов с генетическими детерминантами clbBN и iucBC, кодирующих синтез аэробактина и колибактина. Показано, что при наличии в генетическом аппарате энтеробактерий генов clbBN/iucBС штаммы проявляли выраженную способность продуцировать железосвязывающие соединения и целый спектр персистентных характеристик (антилизоцимной, антикарнозиновой, антипептидной активности в отношении ФНОα, антииммуноглобуллиновой активности в отношении IgМ/IgG и биопленкообразования). В геномах секвенированных штаммов clbBN+iucBC+ в сравнении со штаммами clbBN-iucBC- выявлены необходимые гены для биосинтеза и транспорта аэробактина, полный перечень генов острова pks, а также наличие известных гомологов детерминант ингибиторов лизоцима Ivy и MliC, EspP (E. coli M-17) и PliC, LprI (K. pneumoniae ICIS-278_PBV и K. pneumoniae ICIS-277_SVA). Таким образом, штаммы E. coli и K. pneumoniae с генетическими детерминантами хелаторов железа – clbBN и iucBC характеризуются наличием генотипических и фенотипических признаков сидерофоропродукции, протеазной активности в отношении антимикробных факторов хозяина, что позволяет их использовать в качестве маркеров патогенного и персистентного потенциала условно-патогенных энтеробактерий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. В. Бухарин

ФГБУН ОФИЦ УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: walerewna13@gmail.com

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук

Россия, 460014, Оренбург

Е. В. Иванова

ФГБУН ОФИЦ УрО РАН

Email: walerewna13@gmail.com

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук

Россия, 460014, Оренбург

И. А. Здвижкова

ФГБУН ОФИЦ УрО РАН

Email: walerewna13@gmail.com

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук

Россия, 460014, Оренбург

Н. Б. Перунова

ФГБУН ОФИЦ УрО РАН

Email: walerewna13@gmail.com

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук

Россия, 460014, Оренбург

Список литературы

  1. Бондаренко В. М., Фиалкина С. В. Наличие генов генотоксина, ассоциированных с pks островом патогенности, у пробиотического штамма Escherichia coli М-17 // Журн. микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012. № 5. С. 25–27.
  2. Бухарин О. В. Персистенция патогенных бактерий. М.: Медицина, 1999. 365с.
  3. Бухарин О. В., Валышев А. В., Гильмутдинова Ф. Г. Экология микроорганизмов человека / Отв. ред. Бухарин О. В. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 480 с.
  4. Бухарин О. В., Гинцбург А. Л., Романова Ю. М., Эль-Регистан Г. И. Механизмы выживания бактерий. М.: Медицина. 2005. 367 с.
  5. Бухарин О. В., Иванова Е. В., Здвижкова И. А., Перунова Н. Б. Анализ антибиотикорезистености клинических изолятов Escherichia coli с генетическими детерминантами clbBN и iucBC // Клиническая лабораторная диагностика. 2023. Т. 68. С. 489–495.
  6. Бухарин О. В., Перунова Н. Б., Чайникова И. Н., Иванова Е. В., Смолягин А. И. Антицитокиновая активность микроорганизмов // Журн. микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2011. № 4. С. 56–61.
  7. Егорова С. А., Макарова М. А., Кафтырева Л. А. Этиологическая значимость условно патогенных энтеробактерий при острых кишечных заболеваниях и дисбиотических состояниях кишечника // Инфекция и иммунитет. 2011. Т. 1. № 2. C. 181–184.
  8. Ермилова Е. В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот. Санкт-Петербургский гос. ун-т. 2007. 341 с.
  9. Кузнецова Д. А., Рыкова В. А., Подладчикова О. Н. Сидерофоры бактерий: структура, функции и роль в патогенезе инфекций // Проблемы особо опасных инфекций. 2022. № 3. С. 14–22.
  10. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984. 159 с.
  11. Новикова И. А. Железо и иммунный ответ (лекция) // Проблемы здоровья и экологии. 2011. № 4. C. 42–48.
  12. Bosveli A., Griboura N., Kampouropoulos I., Kalaitzakis D. The rapid synthesis of colibactin warhead model compounds using new metal-free photocatalytic cyclopropanation reactions facilitates the investigation of biological mechanisms // Chem. Eur. J. 2023. V. 29. Art. e202301713. https://doi.org/10.1002/chem.202301713
  13. Chen X., Wenxing L., Huoming L., Shigan Y., Jiang F., Cai W., Li G. Whole genome sequencing analysis of avian pathogenic Escherichia coli from China // Vet. Microbiol. 2021. V. 259. Art. 109158. https://doi.org/10.1016/j.vetmic.2021.109158
  14. Garcie C., Tronnet S., Garénaux A., McCarthy A.J., Brachmann A. O., Pénary M., Houle S., Nougayrède J. P., Piel J., Taylor P. W., Dozois C. M., Genevaux P., Oswald E., Martin P. The bacterial stress-responsive Hsp90 chaperone (HtpG) is required for the production of the genotoxin colibactin and the siderophore yersiniabactin in Escherichia coli // J. Infect. Dis. 2016. V. 214. P. 916–924. https://doi.org/10.1093/infdis/jiw294
  15. Jeong G., Khan F., Khan S., Nazia Tabassum N., Sonu Mehta S., Kim Y. Pseudomonas aeruginosa virulence attenuation by inhibiting siderophore functions // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2023. V. 4. P. 1019–1038. https://doi.org/10.1007/s00253-022-12347-6
  16. Himpsl S. D., Mobley H. L.T. Siderophore detection using chrome azurol S and cross-feeding assays // Meth. Mol. Biol. 2019. P. 97–108. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9601-8_10
  17. Kirienko D. R., Kang Donghoon, Kirienko N. V. Novel pyoverdine inhibitors mitigate Pseudomonas aeruginosa pathogenesis // Front. Microbiol. 2019. V. 9. Art. 3317. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.03317
  18. Kramer J., Özkaya Ö., Kümmerli R. Bacterial siderophores in community and host interactions // Nat. Rev. Microbiol. 2020. V. 18. P. 152–163. https://doi.org/10.1038/s41579-019-0284-4
  19. Lages M. A., Balado M., Lemos M. L. The expression of virulence factors in Vibrio anguillarum is dually regulated by iron levels and temperature // Front. Microbiol. 2019. V. 10. Art. 2335. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02335
  20. Martin P., Marcq I., Magistro G., Penary M., Garcie C., Payros D., Boury M., Olier M., Nougayrède J. P., Audebert M., Chalut C., Schubert S., Oswald E. Interplay between siderophores and colibactin genotoxin biosynthetic pathways in Escherichia coli // PLoS Pathog. 2013. V. 9. Art. e1003437. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1003437
  21. Müller L., Müller D., Sandrine Kammerecker S., Fluri M., Neutsch L., Emsermann M., Pelludat C. Effects in the apple flower determine if the siderophore desferrioxamine is a virulence factor for Erwinia amylovora CFBP1430 // Appl. Environ. Microbiol. 2022. V. 88. Art. e02433-21. https://doi.org/10.1128/aem.02433-21
  22. O’Toole G.A., Pratt L. A., Watnick P. I., Newman D. K., Weaver V. B., Kolter R. Genetic approaches to study of biofilms // Meth. Enzymol. 1999. V. 310. P. 91–109. https://doi.org/10.1016/s0076-6879(99)10008-9
  23. Schwyn B., Neilands J. B. Universal chemical assay for the detection and determination of siderophores // Anal. Biochem. 1987. V. 1. P. 47–56. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90612-9
  24. Searle L. J., Méric G., Porcelli I., Sheppard K. S., Lucchini S. Variation in siderophore biosynthetic gene distribution and production across environmental and faecal populations of Escherichia coli // PLoS One. 2015. V. 10. Art. e0117906. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0117906
  25. Ullah I., Lang M. Key players in the regulation of iron homeostasis at the host-pathogen interface // Front. Immunol. 2023. V. 14. Art. 1279826. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1279826
  26. Wami H., Wallenstein A., Sauer D., Stoll M., Bünau R., Oswald E., Müller R., Dobrindt U. Insights into evolution and coexistence of the colibactin- and yersiniabactin secondary metabolite determinants in enterobacterial populations // Microb. Genomics. 2021. V. 7. Art. 000577. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000577

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рисунок. Электрофореграмма результатов разделения ампликонов аэробактина (iucBC) (а) и колибактина (clbBN) (б) у штаммов энтеробактерий. MW – линейка молекулярных масс.

Скачать (223KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025