Preview

Инфекция и иммунитет

Расширенный поиск

Оценка патогенного потенциала серраций из криогенных местообитаний

https://doi.org/10.15789/2220-7619-ASS-1593

Полный текст:

Аннотация

Условно-патогенные бактерии рода Serratia широко распространены в природе, однако данный род также включает в себя виды, связанные со вспышками внутрибольничных инфекций. Серрации обнаруживают в экстремальных местообитаниях, однако патогенный потенциал полиэкстремофильных представителей рода Serratia практически не изучен. Задачей настоящего исследования являлся сравнительный анализ геномов двух штаммов серраций из полярных регионов, сфокусированный на изучении генетических факторов вирулентности и адаптации к криогенным условиям существования. Штамм Serratia liquefaciens 72 выделен в ходе 56-й Российской Антарктической экспедиции из образца гуано колонии пингвинов Адели (Pygoscelis adeliae) на острове Токарева (архипелаг Хасуэлл, Восточная Антарктида). Штамм Serratia fonticola 5l выделен при микробиологическом исследовании материала ископаемого лося (Alces alces), мерзлая туша которого обнаружена на полуострове Буор-Хая вблизи побережья моря Лаптевых (Республика Саха (Якутия), РФ). Проведенное полногеномное секвенирование позволило выявить в геномах изучаемых штаммов структуры, свидетельствующие об их успешной адаптации к низким температурам. Установлено, что в обоих геномах присутствуют гены, кодирующие основные белки-шапероны холодового шока, филогенетически близкие соответствующим генам гипобаротолерантного штамма Serratia liquefaciens ATCC 27592. Кроме того, оба штамма имеют кластеры генов tcfABCD, определяющих способность к адгезии бактериальных клеток к эпителиальным тканям, и генами RTX-токсинов — адгезинов, продукты которых являются важнейшими факторами биопленкообразования у патогенных грамотрицательных бактерий. Экспериментальные исследования подтвердили способность Serratia liquefaciens 72 и Serratia fonticola 5l к активному биопленкообразованию в широком диапазоне температур (от 6° до 37°С). Полученные результаты свидетельствуют о том, что изученные представители рода Serratia, выделенные в Арктике и Антарктике, в целом обладают сходными чертами адаптации к условиям полярного климата, включая способность к продукции фимбрий, активной адгезии и биопленкообразованию при низких температурах. Выявленные генетические факторы адаптации могут также выполнять функции факторов патогенности, что позволяет экстремотолерантным штаммам серраций проявлять черты возбудителей оппортунистических и нозокомиальных инфекций, а также передаваться с охлажденными продуктами питания. Широкое применение пищевых технологий, включающих охлаждение и вакуумирование пищевой продукции, потенциально способно создать новую экологическую нишу, благоприятную для селекции психро- и гипобаротолерантных возбудителей пищевых токсикоинфекций. Полученные результаты позволяют поставить вопрос о необходимости дальнейших исследований по мониторингу генетического разнообразия популяций психрофильных гипобаротолерантных микроорганизмов, обладающих патогенным и эпидемическим потенциалом.

Об авторах

А. Е. Гончаров
https://iemspb.ru/department/microbiology/func-genomics-lab/
Институт экспериментальной медицины; Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова; Санкт-Петербургский государственный университет
Россия

Гончаров Артемий Евгеньевич – доктор медицинских наук доцент, заведующий лабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов ИЭМ; профессор кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова; доцент кафедры фундаментальных проблем медицины и медицинских технологий СПбГУ.

197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, 12.

Тел.: 8 (812) 234-05-42

SPIN-код 7909-5446



А. П. Соломенный
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН
Россия

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории водной микробиологии.

Пермь.



А. Л. Панин
НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; ФНЦ Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт птицеводства
Россия

Научный сотрудник лаборатории медицинской бактериологии.

Санкт-Петербург.



С. Е. Григорьев
Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова
Россия

Кандидат биологических наук, заведующий лабораторией «Музей мамонта им. П.А. Лазарева».

Якутск.



М. Ю. Чепрасов
Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова
Россия

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Музей мамонта им. П.А. Лазарева».

Якутск.



Я. А. Ахременко
Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова
Россия

Кандидат медицинских наук, доцент кафедры гистологии и микробиологии Медицинского института.

Якутск.



В. В. Колоджиева
Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова
Россия

Кандидат медицинских наук, доцент кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии.

Санкт-Петербург.



Н. Е. Гончаров
Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова; НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера
Россия

Специалист I категории лаборатории медицинской бактериологии НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; старший лаборант кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии СЗГМУ им. И.И. Мечникова.

Санкт-Петербург.



Л. А. Краева
НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова
Россия

Доктор медицинских наук, заведующий лабораторией медицинской бактериологии НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера; профессор кафедры микробиологии ВМЕДА им. С.М. Кирова.

Санкт-Петербург.



Список литературы

1. Григорьев С.Е., Чепрасов М.Ю., Савинов Г.Н., Тихонов А.Н., Новгородов Г.П., Федоров С.Е., Боескоров Г.Г., Протопопов А.В., Плотников В.В., Боголюбский И.Н., Протодьяконов К.Е., ван дер Плихт Й. Палеонтологические и археозоологические исследования в бассейне р. Яна // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2017. Т. 1, № 57. С. 20-35.

2. Панин А.Л., Сбойчаков В.Б., Белов А.Б., Краева Л.А., Власов Д.Ю., Гончаров А.Е. Природно-техногенная очаговость инфекционных болезней на территории антарктических поселений // Успехи современной биологии. 2016. Т. 136, № 1. С. 53-67. doi: 10.1134/S2079086416040034

3. Azriel S., Goren A., Shomer I., Aviv G., Rahav G., Gal-Mor O. The Typhi colonization factor (Tcf) is encoded by multiple non-typhoidal Salmonella serovars but exhibits a varying expression profile and interchanging contribution to intestinal colonization. Virulence, 2017, vol. 8, no. 8, pp. 1791-1807. doi: 10.1080/21505594.2017.1380766

4. Bateman S.L., Stapleton A.E., Stamm W.E., Hooton T.M., Seed P.C. The type 1 pili regulator gene fimX and pathogenicity island PAI-X as molecular markers of uropathogenic Escherichia coli. Microbiology, 2013, vol. 159, рр. 1606-1617. doi: 10.1099/mic.0.066472-0

5. Bhutani N., Muraleedharan C., Talreja D., Rana S.W., Walia S., Kumar A., Walia S.K. Occurrence of multidrug resistant extended spectrum beta-lactamase-producing bacteria on iceberg lettuce retailed for human consumption. Biomed. Res. Int., 2015, vol. 515: 547547. doi: 10.1155/2015/547547

6. Bravo V., Puhar A., Sansonetti P., Parsot C., Toro C.S. Distinct mutations led to inactivation of type 1 fimbriae expression in Shigella spp. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 3: e0121785. doi: 10.1371/journal.pone.0121785

7. Casolari C., Pecorari M., Della Casa E., Cattani S., Venturelli C., Fabio G., Tagliazucchi S., Serpini G.F., Migaldi M., Marchegiano P., Rumpianesi F., Ferrari F. Serratia marcescens in a neonatal intensive care unit: two long-term multiclone outbreaks in a 10-year observational study. New Microbiol., 2013, vol. 36, no. 4, pp. 373-383.

8. Dufrene Y.F., Persat A. Mechanomicrobiology: how bacteria sense and respond to forces. Nat. Rev. Microbiol., 2020, vol. 18, pp. 227-240. doi: 10.1038/s41579-019-0314-2

9. Filippidou S., Junier T., Wunderlin T., Kooli W.M., Palmieri I., Al-Dourobi A., Molina V., Lienhard R., Spangenberg J.E., Johnson Sh.L., Chain P.G., Dorador C., Junier P. Adaptive strategies in a poly-extreme environment: differentiation of vegetative cells in Serratia ureilytica and resistance to extreme conditions. Front. Microbiol., vol. 10: 102. doi: 10.3389/fmicb.2019.00102

10. Guo S., Stevens C.A., Vance T.D.R., Olijve L.L.C., Graham L.A., Campbell R.L., Yazdi S.R., Escobedo C., Bar-Dolev M., Yashunsky V., Braslavsky I., Langelaan D.N., Smith S.P., Allingham J.S., Voets I.K., Davies P.L. Structure of a 1.5-MDa adhesin that binds its Antarctic bacterium to diatoms and ice. Sci. Adv., 2017, vol. 3: e1701440. doi: 10.1126/sciadv.1701440

11. Nicholson W.L., Leonard M.T., Fajardo-Cavazos P., Panayotova N., Farmerie W.G., Triplett E.W., Schuerger A.C. Complete genome sequence of Serratia liquefaciens strain ATCC 27592. Genome Announc., 2013, vol. 1, no. 4: e00548-13. doi: 10.1128/genomeA. 00548-13

12. Saralov A.I. Adaptivity of archaeal and bacterial extremophiles. Microbiology, 2019, vol. 88, pp. 379-401. doi: 10.1134/S0026261719040106

13. Satchell K.J. Structure and function of MARTX toxins and other large repetitive RTX proteins. Ann. Rev. Microbiol., 2011, vol. 65, pp. 71—90. doi: 10.1146/annurev-micro-090110-102943

14. Su L.H., Ou J.T., Leu H.S., Chiang P.-Ch., Chiu Yu.-Pi, Chia J.-H., Kuo A.-J., Chiu Ch.-H., Chu Ch., Wu T.-L., Sun Ch.-F., Riley T.V., Chang B.J.; The Infection Control Group. Extended epidemic of nosocomial urinary tract infections caused by Serratia marcescens. J. Clin. Microbiol., 2003, vol. 41, no. 10, pp. 4726—4732. doi: 10.1128/jcm.41.10.4726-4732.2003


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Гончаров А.Е., Соломенный А.П., Панин А.Л., Григорьев С.Е., Чепрасов М.Ю., Ахременко Я.А., Колоджиева В.В., Гончаров Н.Е., Краева Л.А. Оценка патогенного потенциала серраций из криогенных местообитаний. Инфекция и иммунитет. 2021;11(3):585-590. https://doi.org/10.15789/2220-7619-ASS-1593

For citation:


Goncharov A.E., Solomenny A.P., Panin A.L., Grigoriev S.E., Cheprasov M.Yu., Ahremenko Ya.A., Kolodzieva V.V., Goncharov N.E., Kraeva L.A. Assessing Serratia spp. pathogenic potential from cryogenic habitats. Russian Journal of Infection and Immunity. 2021;11(3):585-590. (In Russ.) https://doi.org/10.15789/2220-7619-ASS-1593

Просмотров: 43


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-7619 (Print)
ISSN 2313-7398 (Online)