Научная статья на тему 'Особенности генетического контроля биопленкообразования у бактерий рода Acinetobacter'

Особенности генетического контроля биопленкообразования у бактерий рода Acinetobacter Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
275
45
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОПЛЕНКООБРАЗОВАНИЕ / ПОЛИ-БЕТА-(1-6)-N-АЦЕТИЛГЛЮКОЗАМИН / ОПЕРОН PGAABCD / ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПЕРЕНОС / ACINETOBACTER BAUMANNII / ESCHERICHIA СOLI O157:H7 / КАРБАПЕНЕМЫ / IN SILICO МЕТОДЫ / BIOFILM FORMATION / POLY-BETA-(1-6)-N-ACETYLGLUCOSAMINE (PNAG) / OPERON PGAABCD / HORIZONTAL GENE TRANSFER / CARBAPENEMS / IN SILICO METHODS

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Соломенный Александр Петрович, Зубарева Надежда Анатольевна, Гончаров Артемий Евгеньевич

Цель. Выявление степени полиморфизма оперона pgaABCD, критически значимого в процессе образования биопленок у бактерий рода Acinetobacter, для оценки возможного горизонтального генетического переноса от других патогенов. Материалы и методы. Оперон pgaABCD изучен молекулярно-генетическими методами у клинических и природных Acinetobacter spp., отнесенных к разным видам, в том числе устойчивые к карбапенемам A. baumannii патогены списка ESCAPE. Выбор штаммов был обусловлен экспериментально доказанной у них способностью образовывать биопленки. Для сравнения использован штамм Escherichia coli O157:H7 Sakai, представитель патогенетической подгруппы EHEC. Результаты. Показатель содержания G+C нуклеотидов в последовательности оперона исследуемых штаммов достоверно отвечает характеристическому видовому критерию. Выявлен полиморфизм аминокислотных (транслированных) последовательностей в виде замен несходных аминокислот (кислотных на нейтральные неполярные, нейтральных на основные и кислотные, различных по показателю гидрофобности). При сопоставлении клинических изолятов A. baumannii 60perm и сверхпродуцента биопленки MAR002 показаны замены аминокислот, включая несходные, в последовательности pgaAB. Картирование всего оперона A. baumannii 60perm (Россия) и MAR002 (Испания) показало идентичный порядок его расположения на хромосоме. Выводы. Порядок и расположение генов, показатель содержания нуклеотидов G+C, мол.%, наличие несходных аминокислотных замен не поддерживают предположение о горизонтальном переносе оперона pgaABCD извне рода Acinetobacter. Полиморфизм аминокислотных последовательностей в опероне синтеза поли -бета-(1-6)-N-ацетилглюкозамина (PNAG) отличает группу A. baumannii/ A.nosocomialis. Полученный в работе материал может быть полезен при построении компьютерных ( in silico ) моделей наиболее активных биопленкообразующих структур.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Соломенный Александр Петрович, Зубарева Надежда Анатольевна, Гончаров Артемий Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

GENETIC CONTROL PECULIARITIES OF BIOFILM FORMATION IN ACINETOBACTER GENUS BACTERIA

Aim. The aim of the study was to detect the degree of polymorphism of the operon pgaABCD, critically significant in the process of biofilm formation in bacteria of Acinetobacter genus, so as to assess the possible horizontal gene transfer from the other pathogens. Materials and methods. The operon pgaABCD was studied using molecular-genetic methods in clinical and natural Acinetobacter spp, belonging to different species including A. baumannii resistant to carbapenems pathogens of ESCAPE list. The choice of strains was also conditioned by their experimentally proved ability to form biofilms. To compare, the strain Escherichia coli O157:H7 Sakai, the representative of pathogenetic subgroup EHEC, was used. Results. The G+C nucleotide content index in operon sequence of the studied strains reliably corresponds to the characteristic specific criterion. Polymorphism of amino acid (translated) sequences in the form of dissimilar amino acid substitutions (acid amino acids for neutral nonpolar ones; neutral for basic and acid different by hydrophobicity index) was revealed. While comparing clinical isolates A. baumannii 60perm and biofilm hyperproducer MAR002 there were shown amino acid substitutions including dissimilar ones, in pgaAB sequence. Mapping of the operon A. baumannii 60perm (Russia) and MAR002 (Spain) demonstrated an identical order of its location on the chromosome. Conclusions. The order and location of the genes, G+C nucleotide content index, mol.%, availability of dissimilar amino acid substitutions do not support the assumption on horizontal transfer of the operon pgaABCD out of Acinetobacter genus. Polymorphism of amino acid sequences in the operon of poly-beta -(1-6)N -acetylglucosamine (PNAG) synthesis is typical for A. baumannii/A.nosocomialis group. The obtained material can be used for the development of computer (in silico) models of the most active biofilm-forming structures.

Текст научной работы на тему «Особенности генетического контроля биопленкообразования у бактерий рода Acinetobacter»

БИОЛОГИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА

УДК 579.61:616-078

ОСОБЕННОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ БИОПЛЕНКООБРАЗОВАНИЯ У БАКТЕРИЙ РОДА ACINETOBACTER

А.П. Соломенный1*, Н.А. Зубарева2, А.Е. Гончаров34'5

1Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН, г. Пермь, 2Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А Вагнера, 3Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, г. Санкт-Петербург,

4Институт экспериментальной медицины, г. Санкт-Петербург, 5Санкт-Петербургский государственный университет, Россия

GENETIC CONTROL PECULIARITIES OF BIOFILM FORMATION IN ACINETOBACTER GENUS BACTERIA

A.P. Solomenny1*, N.A. Zubareva2, A.E. Goncharov3 45

1Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of RAS Ural Branch, Perm, 2Perm State Medical University named after E.A. Wagner, 3Northwestern State Medical University named after I.I. Mechnikov, St. Petersburg, 4Institute of Experimental Medicine, St. Petersburg, 5St. Petersburg State University, Russian Federation

Цель. Выявление степени полиморфизма оперона pgaABCD, критически значимого в процессе образования биопленок у бактерий рода Acinetobacter, для оценки возможного горизонтального генетического переноса от других патогенов.

Материалы и методы. Оперон pgaABCD изучен молекулярно-генетическими методами у клинических и природных Acinetobacter spp, отнесенных к разным видам, в том числе устойчивые к карбапе-немам A baumannii - патогены списка ESCAPE. Выбор штаммов был обусловлен экспериментально доказанной у них способностью образовывать биопленки. Для сравнения использован штамм Escherichia coli O157:H7 Sakai, представитель патогенетической подгруппы EHEC. Результаты. Показатель содержания G+C нуклеотидов в последовательности оперона исследуемых штаммов достоверно отвечает характеристическому видовому критерию. Выявлен полиморфизм ами-

© Соломенный А.П., Зубарева Н.А., Гончаров А.Е., 2016

тел. 8 (342) 280-83-32

e-mail:solomen@iegm.ru

[Соломенный А.П. (*контактное лицо) - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории водной микробиологии; Зубарева Н.А. - доктор медицинских наук, профессор кафедры общей хирургии № 1; Гончаров А.Е. - кандидат медицинских наук, доцент кафедры эпидемиологии, паразитологии и дезинфектологии, заведующий лабораторией функциональной геномики и протеомики микроорганизмов, ассистент кафедры фундаментальных проблем медицины и медицинских технологий].

нокислотных (транслированных) последовательностей в виде замен несходных аминокислот (кислотных на нейтральные неполярные, нейтральных на основные и кислотные, различных по показателю гидрофобности). При сопоставлении клинических изолятов A. baumannii 60perm и сверхпродуцента биопленки MAR002 показаны замены аминокислот, включая несходные, в последовательности pgaAB. Картирование всего оперона A. baumannii 60perm (Россия) и MAR002 (Испания) показало идентичный порядок его расположения на хромосоме.

Выводы. Порядок и расположение генов, показатель содержания нуклеотидов G+C, мол.%, наличие несходных аминокислотных замен не поддерживают предположение о горизонтальном переносе оперона pgaABCD извне рода Acinetobacter. Полиморфизм аминокислотных последовательностей в опероне синтеза поли-бета-(1-6)^-ацетилглюкозамина (PNAG) отличает группу A. baumannii/ Anosocomialis. Полученный в работе материал может быть полезен при построении компьютерных (in silico) моделей наиболее активных биопленкообразующих структур.

Ключевые слова. Биопленкообразование, поли-бета-(1-6)^-ацетилглк>козамин, оперон pgaABCD, горизонтальный генетический перенос, Acinetobacter baumannii, Escherichia ooli O157:H7, карбапене-мы, in silico методы

Aim. The aim of the study was to detect the degree of polymorphism of the operon pgaABCD, critically significant in the process of biofilm formation in bacteria of Acinetobacter genus, so as to assess the possible horizontal gene transfer from the other pathogens.

Materials and methods. The operon pgaABCD was studied using molecular-genetic methods in clinical and natural Acinetobacter spp, belonging to different species including A baumannii resistant to carbapenems - pathogens of ESCAPE list. The choice of strains was also conditioned by their experimentally proved ability to form biofilms. To compare, the strain Escherichia coli O157:H7 Sakai, the representative of pathogenetic subgroup EHEC, was used.

Results. The G+C nucleotide content index in operon sequence of the studied strains reliably corresponds to the characteristic specific criterion. Polymorphism of amino acid (translated) sequences in the form of dissimilar amino acid substitutions (acid amino acids for neutral nonpolar ones; neutral - for basic and acid -different by hydrophobicity index) was revealed. While comparing clinical isolates A baumannii 60perm and biofilm hyperproducer MAR002 there were shown amino acid substitutions including dissimilar ones, in pgaAB sequence. Mapping of the operon A. baumannii 60perm (Russia) and MAR002 (Spain) demonstrated an identical order of its location on the chromosome.

Conclusions. The order and location of the genes, G+C nucleotide content index, mol.%, availability of dissimilar amino acid substitutions do not support the assumption on horizontal transfer of the operon pgaABCD out of Acinetobacter genus. Polymorphism of amino acid sequences in the operon of poly-beta-(1-6)-N-acetylglucosamine (PNAG) synthesis is typical for A baumannii/Anosocomialis group. The obtained material can be used for the development of computer (in silico) models of the most active biofilm-forming structures.

Key words. Biofilm formation, poly-beta-(1-6)-N-acetylglucosamine (PNAG), operon pgaABCD, horizontal gene transfer, Acinetobacter baumannii, Escherichia ooli O157:H7, carbapenems, in silico methods.

Введение

В медицинских учреждениях, оказывающих высокотехнологичные виды помощи, ведущими возбудителями госпитальных инфекций являются ESCAPE-патогены, в том числе АсшШЬШвт Ьаитаппп [5]. В настоящее время особую опасность представляют карбапенемоустойчивые штаммы пандеми-

ческих линий [11]. Возбудители в форме биопленки способны контаминировать как биотические, так и абиотические субстраты, например, сосудистые катетеры, и приводить к развитию катетерассоциированных инфекций кровотока [3]. Внутри биопленок сесильные бактерии, как правило, отличаются повышенной резистентностью к антибиотикам [2].

Способность бактериальных клеток к биопленкообразованию на гидрофильных (например, стекле) или гидрофобных (например, пластик) субстратах определяется экспрессией ряда независимых или связанных между собой генетических элементов, в числе которых оперон pgaABCD, участвующий в синтезе и транспорте внеклеточного полисахарида поли-бета-(7-ф^-ацетилглюкозамина (PNAG) [9, 14]. Благодаря способности продуцировать PNAG ацинетобактер может образовать плотную (тугую) биопленку и на границе раздела фаз «воздух-жидкость» при координации процесса с экспрессией генетического комплекса csuA/B, контролирующего шаперон-ашерную сборку пилей [5, 9]. У A baumannii ген pgaA кодирует белок наружной мембраны (812 аминокислотных остатков), который лишь на 26 % идентичен PgaA у Escherichia coli. PgaA состоит из поринового и периплазматического доменов, что обеспечивает трансмембранный перенос PNAG. Ген pgaB кодирует деацетилазу, катализирующую удаление ацетильной группы при транслокации PNAG. Ген pgaC в составе оперона кодирует Л-гликозилтрансферазу второго семейства (424 аминокислотных остатка), а белок-продукт гена pgaD находится в цитоплазме

и, по-видимому, действует координированно с PgaC [14].

Сравнительный генетический анализ показал, что оперон pgaABCD среди эубактерий скорее всего переносится горизонтально [7]. Отсюда цель данного исследования - определить методами ш silico степень полиморфизма нуклеотидных и аминокислотных последовательностей оперона у патогенных и природных видов/штаммов ацинетобактера и подтвердить или опровергнуть факт горизонтального генетического переноса извне.

Материалы и методы

ИССЛЕДОВАНИЯ

В числе объектов исследования - представители рода АствШЬайвт, выделенные из клинического материала и природных образцов в различных географических зонах. Клинические изоляты обладают генами ме-талло-бета-лактамазы и оксациллиназ, гид-ролизующих карбапенемы. У ряда из них экспериментально показана способность формировать плотную биопленку (таблица). В геноме штамма А. Ьаиташши бОрегш (MLST-тип 208-й пандемической линии II) присутствуют области, привнесенные пос-

Идентификация, место выделения, фено- и генотипические данные

Характеристика штамма G+C, мол.%, по данным G+C, мол.%, в опероне pgaABCD

WGS pgaA pgaB pgaC

1 2 3 4 5

А Ьаиташши бОрегш, клинический изолят (гемокультура), ОХА-бб и ОХА-72-позитивный, образует плотную биопленку (Пермь, Россия) 39,0 38,8 36,7 39,0

А Ьаиташши 1656-2, клинический 39,2 38,8 36,7 39,0

изолят, теллурит", РЕЫ, 0ХА-109-позитивный, образует плотную биопленку (Южная Корея)

А Ьаиташши 28, клинический изолят, 38,9 39,2 37,0 39,1

ОХА-88-позитивный, КСК2-позитивный

(Санкт-Петербург, Россия)

А Ьаиташши ММ002, клинический 39,1 39,3 36,9 38,9

изолят, способен к сверхпродукции биопленки (Испания)

Окончание таблицы

1 2 3 4 5

A nosocomialis 6411 клинический изолят, 38,8 39,2 36,7 38,1

NDM-1-позитивный (Колумбия)

A pittii AP_882, клинический изолят, NDM-1 и ОХА-58-позитивный (Малайзия) 38,8 38,7 37,3 40,7

A pittii (calcoaceticus) PHEA-2, выделен из 38,8 38,7 37,4 40,7

сточной воды промпредприятия, способен к росту на феноле (Китай)

A. oleivorans DR1, выделен из почвы 38,7 39,0 37,3 40,9

рисового поля, способен к адгезии

и росту на н-гекасдекане и дизельном топливе (Южная Корея)

E. coli O157:H7 Sakai, подгруппа EHEC 50,5 47,3 44,3 46,8

патогенетической группы Shiga-toxigenic E. coli (Япония)

Примечание: WGS - полногеномное секвенирование. Данные по GC-составу дляpgaD не приведены вследствие размера гена (всего 465 пар нуклеотидов).

редством горизонтального переноса и обнаруживаемые также у штаммов азиатского происхождения (GenBank acc. no. AUZL00000000). Помимо ацинетобактеров использованы данные хорошо генетически характеризованного штамма E.coli O157:H7 Sakai, вызвавшего в 1996 г. вспышку инфекции среди 8000 школьников г. Сакаи, Япония [10].

Для выравнивания аминокислотных (транслированных) последовательностей применена программа Multiple Sequence Alignment (The European Bioinformatics Institute). Сравнительный анализ выполнен с привлечением ресурсов BLAST и BLASTClust, а также UniProt-KB/Swiss-Prot. Дендрограмма построена методом минимума эволюции (minimum-evolution method) с использованием программы MEGA, версия 6.0, показатель достоверности порядка ветвления определен на основании bootstrap-анализа, включавшего построение 1000 случайных деревьев.

Результаты и их обсуждение

Один из постулатов молекулярной генетики утверждает, что G+C-контент в ДНК не поддается существенному изменению в результате мутаций. У всех изученных пред-

ставителей рода Acinetobacter процентное содержание G- и C- нуклеотидов в опероне биосинтеза PNAG практически соответствует характеристической видовой величине (таблица). В целом различия нуклеотидных последовательностей для генов, составляющих оперон pgaABCD внутри патогенетической группы Acinetobacter calcoaceticus-baumannii (в терминах идентичности, но не сходства), находятся в диапазоне 0-20 %, а различия между A baumannii и A oleivorans незначительно превышают 20 % (E-value 0.0). Картирование оперона на хромосоме штаммов A. baumannii 60perm и MAR002, «фланкирующих» по месту выделения территорию Европы, не выявило различий, он расположен между генами, кодирующими регулятор фосфоенолпируватсинтазы и флавопротеин (циклогексанон моноокси-геназа, EC 1.14.13.22). Тогда как у штамма E.coli O157:H7 отличие процентного содержания G- и C-нуклеотидов в опероне синтеза PNAG от характеристической видовой величины более выражено. Однако лишь различие > 10 % между показателем геномного G+C, мол.% контента и мол.% в конкретном опероне может рассматриваться в числе убедительного доказательства факта горизонтального переноса [13], хотя некоторые аме-

лиорации неродственного материала в структурированном геноме нового хозяина допускаются. Следует обратить внимание, что плазмида pO157 необходима штамму Sakai для синтеза плотной (тугой) биопленки, полезной, например, при колонизации поверхности пищевых продуктов [8]. Поэтому не исключено участие и иного мобильного генетического элемента в контроле процесса образования биопленки.

Количество и распределение не- и синонимичных нуклеотидных замен в pgaABCD можно рассмотреть в качестве дискриминирующего признака для отдельных видов/штаммов. Все же особое внимание при поиске и анализе различий уделено первичной аминокислотной последовательности и более детально для pgaA, поскольку он рассматривается как «белок для синтеза биопленки» [12]. На рис. 1 представлены для сравнения позиции 511-800, поскольку методами рентгеноструктурного анализа и компьютерного молекулярного моделирования здесь для участка А-цепи построен 3В-образ (у E.coli). Видовой полиморфизм выражен в основном в виде замен сходных аминокислот. Однако выявлены и несходные замены, например, глута-миновой и аспарагиновой кислот на нейтральные неполярные глицин и аланин (позиции 529 и 682 на рис. 1 соответственно), полярной нейтральной аминокислоты аспарагин на полярный основной лизин (позиция 548), а также глицина на полярный основной аргинин (позиция 784). Замена «глицин-аргинин» не является единственной несходной, которая дискриминирует последовательность pgaA штамма MAR002, опубликованного как сверхпродуцент биопленки [6]. Так, показаны замены (в сравнении с A. baumannii 60perm) Ser ^ ^ Phe (нейтральная полярная на неполярную) и Asn ^ Ser (существенное различие в показателе гидрофобности). Таким обра-

зом оказалось, что полиморфизм аминокислотной последовательности pgaA можно использовать для дискриминации различных видов ацинетобактера, в частности отделить группу A. baumannii/A.nosocomialis от A pittii (рис. 2). Такая дискриминация вызывает несомненный интерес, поскольку перечисленные виды традиционно включают в единый патогенетический комплекс A. calcoaceticus - baumannii. Подобные различия выявляются при сравнении последовательности pgaBC (не приведены, включают замены неполярных нейтральных аминокислот на основные и кислотные и замены аминокислот, отличные по гидро-фобности). У MAR002 в последовательности pgaB в сравнении с A. baumannii 60perm показаны пять несходных замен, в том числе Gly ^ Asp (неполярная нейтральная на кислотную) и His ^ Tyr (основная аминокислота на нейтральную). Известно, что замены несходных аминокислот находят выражение в пространственной структуре белка, определяющей активность продукта.

Следующим этапом исследования станет локализация вариабельных участков на 3Б-моделях белков при использовании возможностей сервера I-TASSER [12]. Подобный образ, полученный методом in silico-симуляции, в 2016 г. опубликован для pgaC штамма A. junii SH20534 [12]. Аминокислотная последовательность pgaC здесь сильно дискриминирована от A. baumannii (в терминах идентичности и сходства), однако все консервативные аминокислоты, включая пять критически значимых (Asp140, Asp233, Gln269, Arg272 и Trp273), присутствуют на своих позициях [12].

Расширение исследуемой видовой выборки станет доступным в ближайшее время, поскольку «технология секвенирования ДНК становится рутинной операцией, более быстрой и более дешевой...» [1]. Применяя in silico-моделирование при анализе массива

8 SHSTTWGQSKAADSDSVSGQNGLKDREMETRLNSPWIKDNYRLFAWHQDRYGEYRFGDVH

7 SHSTTWGQSKAENSDSVSGQNGLKDREMETRLNSPWIKDNYRLFAWHQDRFGEYRFGDVH

6 SHSTTWGQSKAENSDSVSGQNGLKDREMETRINSPWIKDNYRLFAWHQDRYGEYRFGDVH 5 SHSTTWGQSKAENSDSVSGQNGLKDREMETRVNSPWIKDNYRLFAWHQDRYGEYRFGDVH

4 SHSTTWGQSKADNSDTVSGQHGLKDREMETRLNSPWIKDNYRLFAWHQDRYGEYRFGDVH

3 SHSTTWGQSKADGRDTVSGQMGLKDREMETRLNSPWIKDNYRLFAWHQDRYGEYRFGDVH

2 SHSTTWGQSKADGRDTVSGQNGLKDREMETRLNSPWIKDNYRLFAWHQDRYGEYRFGDVH

1 shsttwgqskaegrdtvseqnglkdremetrlnspwindnyrlfawhqdrygeyrfgdvh ***********___* ■ ** — **********■** • + + * + + * + . ********* 511-570

8 dqrygvgaewqanrkalsailsqstdggqagvrldwsqwlndhwqyqlqydsqaniplqa

7 dqrygvgaewqanrkalsaifsqstdggqagvrldwsqwlndhwqyqlqydsqaniplqa 6, dqrygvgaewqanrkalsailsqstdggqagvrldwsqwlndhwqyqlqydsqaniplqa

5 dqrygvgaewqanrkvfsailsqstdgsqagvrldwsqwlndhwqyqlqydsqaniplqa

4 nqrygvgaewqanrkalsailsqstdggqagvrldwsqwlndhwqyqlqynsqadiplqa

3 dqrygvgaewqanrkalsaivsqstdggqagvrldwsqwlndhwqyqlqynsqadiplqa

2 dqrygvgaewqamrkalsaivsqstdggqagvrldwsqwlndhwqyqlqynsqadiplqa

1 DQRYGVGAEWQANRKALSAIVSQSTDGGQAGVRLDWSQWLNDHWQYQLQYMSQADIPLQA ' .**************__*++_** + *** 57 1- 630

8 IDAGEDGQAYRAALTWQKDESRQIGASYGLTDISDGNKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG

7 IDAGEDGQAYRAALTWQKDESRQIGASYGLTDISDGNKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG

6 IDAGEDGQAYRAALTWQKDESRQIGASYGLTDISDGNKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG

5 IDAGEDGQAYRAALTWQKDESRQIGASYGLTDISDGNKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG

4 IDAGEDGQSYRAALTWQKDESRQIGASYGLTDXSDGNKQQEFSTFWRERLFAAPHHITYG

3 LDAGEDGQSYRAAVTWQKDESRQIGASYGLTDISDGNKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG

2 LDAGEDGQSYRAAVKWQKDESRQIGASYGLTDISDGNKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG

1 LDAGEDGQSYRAAVTWQKDESRQIGASYSLTDISDGHKQQEFSTFWRERLFDAPHHITYG .******* -я***,**************.**********************— ******** 631-690

8 TVRGFYGSNSQDQTAYFSPSNHYSAELNLSHDWVTWREYERSFKQHFEAGVGLYKQADYS

7 TVRGFYGSNSQDQTAYFSPSNHYSÄELNLSHDWVTMREYERSFKQHFEAGVGLYKQADYS

6 TVRGFYGSNSQDQTAYFSPSNHYSAELNLSHDWVTWREYERSFKQHFEAGVGLYKQADYS

5 TVRGFYGSNSQDQTAYFSPSNHYSAELNLSHDWVTWREYERSFKQHFEAGVGLYKQADYS

4 TVRGFYGSNSQDQTTYFSPSSHYSAELNLSHDWVTWREYERSFKQHFEAGVGLYKQADYS

3 tvrgfygtnsqdqtayfspsshysaelnLshdwvtwreyersfkqhfeagvglykqadys

2 tirgfygtnsqdqtayfspsshysaelnlshdwvtwreyersfkqhfeagvglykqadys

1 tvrgfygtnsqdqtayçspsshysaelnlshdwvtwreyersfkqhfeagvglykqadys +.+****■+*+**+.************************************** 691-750

8 arptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydghdeqhtygifgfegrf

7 arptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydghdeqhtygifgfegrf

6 arptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydghdeqhtygifgfegrf

5 ARPTYSLOYOHOWQLSRÏWQLNYGIGKQYHPÏDGHDEQHTYGIFGFEGRF

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4 tkptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydghdeqhtygifgfegrf

3 akptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydrkdeqhtygifgfegrf

2 akptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydghdeqhtygifgfegrf 1 akptyslqyqhqwqlsrtwqlnygigwqyhpydghdeqhtygifgfegrf

. .*******************************—**************** 751-800

Рис. 1. Фрагмент аминокислотной (транслированной) последовательности pgaA в сравнении между видами/штаммами рода Acinetobacter. Примечание. PgaA (позиции 511-800): A baumannii штаммы 60perm и 1656-2, GenBank acc. no. AUZL00000000 и CP001921 (1); A baumannii штамм 28, GenBank acc. no. MAFT00000000 (2), A. baumannii штамм MAR002, GenBank acc. no. JRHB01000001 (3); A nosocomialis штамм 6411, UniProt-KB acc. no. A0A0A7XJA0 (4); A pittii штамм AP_882, GenBank acc. no. CP014477 (5); A pittii (calcoaceticus) штамм PHEA-2, UniProt-KB acc. no. F0KHU1 (6); A. oleivorans штамм DR1, UniProt-KB acc. no. D8JGK8 (7); перспективный биоремедиатор A oleivorans штамм PF-1, UniProt-KB acc. no. A0A0B2UD36 (8). Позиции замен сходных аминокислот [4] выделены двоеточием, несходных аминокислот - подчеркиванием

Рис. 2. Дендрограмма, иллюстрирующая сходство аминокислотных (транслированнных) последовательностей pgaA (позиции 511-800). Обозначения штаммов соответствуют таковым на рис. 1

данных можно построить образ наиболее эффективно синтезирующей PNAG структуры. Также рассматривая способность к формированию плотной биопленки в числе факторов вирулентности, следует приступить к созданию модели «наиболее вирулентного» штамма. Подобное моделирование особенно ценно при изучении бактериальных таксонов, включающих как патогенные, так и непатогенные виды (Acinetobacter, Pseudomonas, Rhodococcus и т.п.).

Выводы

1. Генетический ресурс в виде оперона биосинтеза PNAG, необходимого для образования биопленки, присутствует как у патогенных, так и непатогенных представителей рода Acinetobacter. Средствами in silico-ана-лиза возможно дискриминировать группу A. baumannii/A.nosocomialis от перспективных для биоремедиации A. oleivorans.

2. Обнаруженные порядок генов, содержание G+C, мол.%, наличие несходных

аминокислотных замен не подтверждают факт переноса оперона pgaABCD роду Acinetobacter от других патогенов.

3. Полиморфизм аминокислотных последовательностей (не только на уровне одиночных замен) играет, по-видимому, важную роль в механизме выживания ацинетобактера в виде биопленок, включая госпитальную внешнюю среду. В перспективе на основе in silico-моделей возможно будет отбирать и контролировать штаммы, способные к сверхпродукции полисахарида PNAG и биопленки.

Исследование получило финансовую поддержку Комплексной программы Уральского отделения РАН, проект 15-4-2-2.

Библиографический список

1. Стратегия развития медицинской науки в РФ до 2025 года. Распоряжение Правительства РФ от 28 декабря 2012 г. № 2580-р; available at: http://www.garant.ru/ products/ipo/prime/doc/70192396/.

2. Горовиц Э.С., Гордина Е.М., Поспелова С.В., Алиева Л. О., Щукина В.П. Влияние ципрофлоксацина на 24-часовые биопленки Staphylococcus aureus. Проблемы мед. микологии 2016; 2: 57.

3. Руководство по инфекционному контролю в стационаре / под ред. Р. Венцеля, Т. Бревера, Ж-П. Бутцлера. Смоленск: МАКМАХ 2003; 272.

4. Хасанов Ф.К. Идентификация новых генов дрожжей S. pombe и их роль в реком-бинационной репарации ДНК: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М. 2011; 50.

5. Чеботарь И.В., Лазарева А.В., Маса-лов Я.К., Михайлович В.М., Маянский Н.А Acinetobacter: микробиологические, патогенетические и резистентные свойства. Вестник РАМН 2014; 9-10: 39-50.

6. Álvarez-Fraga L., López M., Merino M., Rumbo-Feal S., Tomás M., Bou G., Poza M. Draft genome sequence of the biofilm-hyperproducing Acinetobacter baumannii clinical strain MAR002. Genome Announc 2015; 3(4): e00824-15.

7. Beloin C., Roux A., Ghigo J.M. Escherichia coli biofilms. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2008; 322: 249-89.

8. Ji Youn Lim, Hyun Joon La, Haiqing Sheng, Forney L.J., Hovde C.J. Influence of plasmid pO157 on Escherichia coli O157:H7 Sakai biofilm formation. Appl. Environ. Microbiol. 2010; 76: 963-966.

9. Longo F., Vuotto C., Donelli G. Biofilm formation in Acinetobacter baumannii. New Microbiol. 2014; 37: 119-127.

10. Michino H., Araki K., Minami S., Takaya S., Sakai N., Miyazaki M., Ono A., Yanagawa H. Massive outbreak of Escherichia coli O157:H7 infection in schoolchildren in Sakai City, Japan, associated with consumption of white radish sprouts. Am. J. Epidemiol. 1999; 150: 787-796.

11. Solomennyi A., Goncharov A., Zueva L. Extensively drug-resistant Acinetobacter baumannii belonging to the International clonal lineage I in a Russian burn intensive care unit. Int J. Antimicrob. Agents 2015; Vol. 5: 525-528.

12. Tiwary B.K., Kumar A., Pathak R.K., Pandey N, Yadav K.K., Chakraborty R The locus PgaABCD of Acinetobacter junii putatively responsible for poly-yS-(1,6)-N-acetylglucosamine biosynthesis might be related to biofilm formation: a computational analysis. Adv. Microbiol. 2016; 6: 222-232.

13. Yuhua Zhan, Yongliang Yan, Wei Zhang, Ming Chen, Wei Lu, Shuzhen Ping, Min Lin Comparative analysis of the complete genome of an Acinetobacter calcoaceticus strain adapted to a phenol-polluted environment. Res. Microbiol. 2012; 163: 36-43.

14. Zarrilli R Acinetobacter baumannii virulence determinants involved in biofilm growth and adherence to host epithelial cells. Virulence 2016; 7: 367-368.

Материал поступил в редакцию 27.05.2016

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.