CC BY
7
Серия «Биология. Экология»
Онлайн-доступ к журналу: http://izvestiabio.isu.ru/ru
2022. Т. 40. С. 3-14
Иркутского государственного университета
И З В Е С Т И Я
Научная статья
УДК 579.61: 615.339: 616.98 https://doi.Org/10.26516/2073-3372.2022.40.3
Характеристика CRISPR/CAS-системы штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 на основе биоинформационного анализа её структур
В. В. Бединская1, Л. А. Степаненко1, Е. В. Симонова1, А. Г. Атлас2, Е. Б. Ракова1, В. И. Злобин1*
1Иркутский государственный медицинский университет, г. Иркутск, Россия 2Иркутская городская клиническая больница № 1, г. Иркутск, Россия
Аннотация. Представлен алгоритм биоинформационного поиска и анализа структур CRISPR/Cas-систем бактерий и скрининга фагов и плазмид через спейсерные последовательности CRISPR-кассет в геноме штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071. Описаны обнаруженные CRISPR-локусы и группа Cas-генов, характерная для Type-I Subtype-I-F. Проведён анализ спейсерного состава CRISPR-кассет. Дана полная характеристика бактериофагов, к которым данный штамм обладает устойчивостью с указанием их номера доступа в NCBI. Определены гены, в структуре которых выявлены протоспейсеры фагов и плазмид. Установлено, что данные гены отвечают за синтез ферментов, регулирующих процессы конъюгатив-ного переноса генетической информации и репликации вируса. Предложенный биоинформационный алгоритм позволил выявить структурные и функциональные особенности CRISPR/Cas-системы штамма P. aeruginosa DSM 50071.
Ключевые слова: Pseudomonas aeruginosa, CRISPR/Cas, спейсер, протоспейсер, бактериофаг, биоинформатика.
Для цитирования: Характеристика CRISPR/CAS-системы штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 на основе биоинформационного анализа её структур / В. В. Бединская, Л. А. Степаненко, Е. В. Симонова, А. Г. Атлас, Е. Б. Ракова, В. И. Злобин // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2022. Т. 40. С. 3-14. https://doi.Org/10.26516/2073-3372.2022.40.3_
Characterization of CRISPR/CAS System in Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 Based on Bioinformatic Analysis of its Structures
V. V. Bedinskaya1, L. A. Stepanenko1, E. V. Simonova1, A. G. Atlas2, E. B. Rakova1, V. I. Zlobin1*
1Irkutsk State Medical University, Irkutsk, Russian Federation 2Irkutsk City Clinical Hospital N1, Irkutsk, Russian Federation
Abstract. An algorithm for bioinformatic search and analysis of the structures of CRISPR/Cas systems of bacteria and screening of phages and plasmids through spacer sequences of CRISPR cas-
© Бединская В. В., Степаненко Л. А., Симонова Е. В., Атлас А. Г., Ракова Е. Б., Злобин В. И., 2022
Research article
*Полные сведения об авторах см. на последней странице статьи. For complete information about the authors, see the last page of the article.
settes in the genome of the Pseudomonas aeruginosa strain DSM 50071 is presented.Using several search algorithms in the CRISPR/Cas system of the studied strain, the presence of three CRISPR loci and a group of Cas genes characteristic of Type-I Subtype-I-F was determined.Analysis of the spacer composition of CRISPR cassettes showed the presence of 31 to 43 spacers and a universal consensus repeat in all cassettes.Screening of the spacer sequences of the CRISPR cassettes of the studied strain showed their correspondence to the protospacers of phages and plasmids of bacteria of the families Pseudomonadaceae and Enterobacteriaceae. A complete characterization of bacteriophages to which this strain is resistant is given with their accession number in NCBI. A complete identification of spacers to protospacers of phages specific for bacteria of the Pseudomonadaceae family, most often isolated from the lungs of patients with bronchiectasis, pneumonia, as well as from hospitals and reservoirs, has been established.Full correspondence between spacers and protospacers of bacterial plasmids with pan-resistance and causing the development of respiratory failure and pneumonia was revealed. Correspondence of a segment of one spacer with protospacers of several bacterial phages of the same family was noted. This may indicate that the bacterium "expediently" acquires new spacers from DNA regions that are conserved for phages of bacteria of the same family.Genes that have phage protospacers in their structure have been identified.It has been established that these genes are responsible for the synthesis of enzymes that regulate the processes of virus reproduction.Therefore, activation of the CRISPR/Cas system in the genome of this strain will allow the restriction endonu-clease to introduce breaks into unmethylated DNA, which will lead to disruption of the synthesis of this enzyme, and, consequently, disruption of bacteriophage replication.Correspondences of spacer sequences with protospacers of plasmids included in the structure of genes responsible for the synthesis of conjugative transfer enzymes were revealed.These results suggested that activation of the CRISPR/Cas system of this strain would disrupt the processes replication of bacteriophage and con-jugation.The proposed algorithm made it possible to obtain information about the structure of the CRISPR/Cas system of the P. aeruginosa DSM 50071 strain, about its resistance to certain phages and plasmids. In the future, this will serve as the basis for creating approaches for targeted therapy of infectious diseases.
Keywords: Pseudomonas aeruginosa, CRISPR/Cas, spacer, protospacer, bacteriophage, bioinfor-matics.
For citation: Bedinskaya V.V., Stepanenko L.A., Simonova E.V., Atlas A.G., Rakova E. B., Zlobin V.I. Characterization of CRISPR/CAS System in Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 Based on Bioinformatic Analysis of its Structures. The Bulletin of Irkutsk State University. Series Biology. Ecology, 2022, vol. 40, pp. 3-14. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2022.40.3 (in Russian)
Введение
Неферментирующие грамотрицательные бактерии (НФГБ), в частности Pseudomonas aeruginosa, занимают лидирующие позиции среди возбудителей внутрибольничных инфекций (ВБИ) в силу высокой вирулентности и контагиозности, природной резистентности к различным классам антимикробных препаратов (АМП), устойчивости к действию многих антисептиков и дезинфектантов [IMP-43 and IMP-44 ... , 2013; Multidrug and Extensive ... , 2015]. Известно, что P. aeruginosa в 30-50 % случаев является причиной но-зокомиальных инфекций в отделениях реанимации и интенсивной терапии и занимает четвёртое место по частоте выявляемости среди возбудителей ВБИ в целом [Pseudomonas aeruginosa ... , 2012]. Благодаря широкому распространению в окружающей среде больничных стационаров и постоянному воздействию антибиотиков и дезинфектантов («селективный прессинг») но-зокомиальные изоляты синегнойной палочки демонстрируют сегодня практически все известные механизмы устойчивости к антиинфекционным препаратам [Харченко, 2015], что создаёт значительные трудности при выборе адекватной эмпирической терапии полирезистентной синегнойной инфекции.
В этой связи в медицинской практике вновь возрастает интерес к применению бактериофагов для лечения инфекций бактериального происхождения. Мы рассматриваем новые подходы подбора бактериофагов как средство защиты от патогенной флоры через изучение структур CRISPR/Cas-систем, лежащих в основе механизмов взаимодействия между фагами и бактериями. CRISPR/Cas - это прокариотическая адаптивная иммунная система, используемая для распознавания и расщепления вторгающихся нуклеиновых кислот [Advances in CRISPR/Cas-based ... , 2020]. Система представлена CRISPR-локусом, экспрессирующим некодирующие РНК, и генами Cas (CRISPR-associated), кодирующими Cas-нуклеазы, обеспечивающие гидролиз целевой ДНК [Система CRISPR/Cas9 ... , 2016]. Эти системы антивирусного иммунитета присутствуют в большинстве архей и многих бактерий и защищают их от вирусов, мобильных генетических элементов и прочей инородной ДНК [Makarova, Wolf, Koonin, 2013].
CRISPR-локус состоит из лидерной последовательности, задающей направление транскрипции CRISPR-кассеты и представленной AT-богатыми участками длиной 400 п. н., которые не содержат открытых рамок считывания. CRISPR-кассеты - участки геномов, содержащие CRISPR-повторы, разделённые спейсерами. В непосредственной близости от CRISPR-кассет находятся локусы Cas-генов. Кодируемые ими Cas-белки содержат функциональные домены, обеспечивающие различные взаимодействия белков с нуклеиновыми кислотами, что способствует реализации молекулярных механизмов адаптивного иммунитета [CRISPR/Cas-системы ... , 2020; Hille, Charpentier, 2016; Genome editing ... , 2020; Bacterial resistance ... , 2021]. Системы CRISPR-Cas действуют в три этапа: адаптация, биогенез CRISPR РНК (crR-NA) и интерференция. Впоследствии это приводит к разрушению чужеродного генетического материала [CRISPR-Cas у Streptococcus ... , 2019; Engineered CRISPR-Cas systems ... , 2021].
Цель настоящей работы - представить полную характеристику CRISPR/Cas-системы штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 и провести поиск и анализ фагов и плазмид через расшифрованные спейсерные последовательности её CRISPR-кассет.
Материалы и методы
В качестве объекта использована геномная последовательность Pseudomonas aeruginosa DSM 50071(NZ_CP012001.1), загруженная из базы данных GenBank. Алгоритм биоинформационного анализа структур CRISPR/Cas-систем описан ранее в публикациях авторов [Детекция и анализ ... , 2018; Использование биоинформационных ... , 2015]. Для поиска CRISPR/Cas-системы использовались возможности симулятора MacSyFinder v. 1.0.2, поиск структурных и функциональных характеристик Cas-генов осуществлялся при помощи вспомогательных программных пакетов makeblastdb v. 2.2 и HMMER v. 3.0. Для поиска CRISPR-кассет в геноме использовались возможности он-лайн-базы данных CRISPI (http://crispi.genouest.org) [CRISPI ... , 2009]. Для поиска фагов расшифрованные спейсерные последовательности в формате FASTA были загружены в онлайн-приложение CRISPRTarget (http://bioanalysis.otago.ac.nz/CRISPRTarget) [CRISPRTarget ... , 2013].
Результаты и обсуждение
Штамм DSM 50071 впервые описан в 1872 г. Й. Шрётером [First Complete Genome ... , 2015]. Имеет размер генома около 6,3 Мб, круговая ДНК состоит из 6 317 050 п. н. и содержит 5857 генов. Является типовым штаммом, т. е. обладает всеми генотипическими и фенотипическими свойствами, характерными для вида. При проведении биоинформационного анализа в структуре CRISPR/Cas-системы штамма были обнаружены три CRISPR-локуса (рис. 1).
Рис. 1. Схематичное расположение Cas-генов и CRISPR-кассет в геноме штамма
Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 (NZ_CP012001.1)
Рядом со вторым и третьим локусами обнаружена группа Cas-генов, характерная для CRISPR/Cas-системы Type-I Subtype-I-F. Составлена полная характеристика спейсерного состава CRISPR-кассет (табл. 1).
Таблица 1
Нуклеотидные последовательности спейсеров в CRISPR-кассетах штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 (NZ_CP012001.1)
Номер спейсера Позиция Спейсер Размер спейсера, н. о.
CRISPR-кассета 1
1 1484680 GCTAGTTCGTCAGCAAGAAGAGCGGCCCGCTA 32
2 1484740 TTGCTGGCGCCGCCGGTGAGCTTCGCGTACTC 32
3 1484800 AAATAAAGAGTGCCTTTCTTACTGCTGATCAA 32
4 1484860 TGGTCGTCTCGCAATCCGCCTCGGCCGCTGGC 32
5 1484920 CGGTAGAGACGTCGGTGAGCGCTGCGATCTGC 32
6 1484980 GCAATCGATCAGGCTATGACCGCCGAAGCCTA 32
7 1485040 TCGACGTTGCCGACCCGCGGCCGCGCCCGGTT 32
8 1485100 TCGGCCAAGGCTCCGGCATCGAGCACGATGCC 32
9 1485160 TTGAGGAACAGGCGCGCTACGTCCGCCGCGAA 32
10 1485220 TTGATGATGCCGTCCTGCTGTTTGCCGGCGAT 32
11 1485280 TACGGGCAGTCACGGCGAAAGGCACTCAGCGA 32
12 1485340 TCGCGCAATGATTTCAGCCGCGGAGCGCATAG 32
13 1485400 ATAGATAACACGTGTGACCGCGACCACTACCG 32
14 1485460 CTCAAGAAAGAGCAGAACGGCCAGCTTGCGCC 32
Окончание табл. 1
Номер спейсера Позиция Спейсер Размер спейсера, н. о.
CRISPR-кассета 2
1 2773971 TTTGCCGGGTCACACTGCCCGGACCCGCCACC 32
2 2774031 CAGGGCGCGCCCGGAGAAAGTCACGCGCTTCGA 33
3 2774092 TCGGGAAAGAGACCATGACCATCGGTGAAAAC 32
4 2774152 ATCCGGGCCTGCGCAGATCACCCGGCCAGCTT 32
5 2774212 AGGCACTGCAGGCCTACCGGCGTACCCTGCGC 32
6 2774272 ACGTCAATGCAGAACTCGAACGTCGTGTGCAT 32
7 2774332 ACCCAGTGAAATCAGTCCCCGCGCTCGTATCG 32
8 2774392 TTCGACGGCCACGCCTCAGCCCGGCCCAGGCC 32
9 2774452 GAGATCATCCGGCGCAAGCGGGAACAGCTGCT 32
10 2774512 TCACGACCTTCTCGAACGTTCCCAGGTACGTA 32
11 2774572 AAGGTCAATTCCCAGGTGAAGCAACTGGTGGC 32
12 2774632 GTAGCAGAGAAACTCAACAGCCCGACTGGACG 32
13 2774692 GTAGGGATTGTGAGCGTCGAGGAGCGCCAGGGC 33
14 2774753 TGCAACTCGAAAACATCGAACGCCGGCGCCGA 32
15 2774813 CTGAGCTAACCCGGCTGGGATCCAAATCCTAC 32
16 2774873 TCCTTCGGCTCCGCCGGCCGGATCGCTGCAT 31
CRISPR-кассета 3
1 2784472 ACTGGGCTTCGCGGGAGAGGCTTCCAAAACTT 32
2 2784412 ACCACGAACGAACAGTTTTTTCAGGTTTTTCA 32
3 2784352 ACAGTCGGTCATCTTTCACGCGACAAGTAATG 32
4 2784292 GGCCAGTCCGTGCCGATTCCGCCGGCGTGGAG 32
5 2784232 TGGACCTGGCAAAGCTGGAGTGGGCGCGGCTG 32
6 2784172 TGGACGGCAAACAAGATCGTAGGGCGCTGCCC 32
7 2784112 TGGGCGTCAAGGCCGTACTCGACTTCATTAAA 32
8 2784052 ACTGACGACCGTCACGCTGACCCGACCGGAGA 32
9 2783992 ATGTCCCGACCGTCGCAGGCCGTCAGCGCGTT 32
10 2783932 GCCCTGGGCCGCCTGGTCGAGCCGACCGATGT 32
11 2783872 AGGTCAACGACCAGCGTCGGAGCCTCGGGCTT 32
12 2783812 TGGGACACCCGACGCTGCGAGACGCTTGCATA 32
13 2783752 ATCGCCGGCATGAACGAGGCGCATGCGAAGTT 32
14 2783692 TGGCCGTAACCCGTGGTCAGGCTGAGCGGCAC 32
15 2783632 AAGAGGAGCCTGAACATGGCCCAAATTTCTAA 32
Так, СЯ^РЯ-кассета 1 имеет размер 807 н. о. и состоит из 14 спейсеров размером 32 н. о., разделённых повторами по 28 н. о. Кассета располагается на расстоянии 1 288 484 н. о. от второго и третьего СЯ^РЯ-локусов, а также от Сas-генов. При этом она имеет аналогичную второй кассете нуклеотид-ную последовательность повторов. СЯ^РЯ-2 с размером 1047 н. о. содержит 16 спейсеров размером от 31 до 33 н. о., разделённых консервативными повторами размером 28 н. о. В СЯ^РЯ-кассете 3 размером 927 н. о. обнаружены 15 спейсеров размером 32 н. о., разделённых повторами по 28 н. о.
Последовательность консенсусных повторов в составе всех трёх кассет консервативна, что свидетельствует о стабильности данного типа СЯ^РЯ-локусов (рис. 2).
■«У nq:-. bo- krc -г ос и
Рис. 2. Консенсусная последовательность повторов в CRISPR-кассетах штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 (NZ_CP012001.1)
Скрининг спейсерных последовательностей CRISPR-кассет исследуемого штамма показал их соответствие протоспейсерам фагов и плазмид бактерий семейств Pseudomonadaceae и Enterobacteriaceae (табл. 2). Дальнейший анализ определил, что в первой CRISPR-кассете седьмой спейсер полностью соответствует Pseudomonas phage Dobby (MK034952), впервые изолированному из почечного камня. Протоспейсер фага входит в состав гена, отвечающего за синтез белка ДНК-(цитозин-5)-метилтрансферазы. Данный фермент катализирует метилирование нуклеотидных остатков в составе ДНК вируса. При активации CRISPR/Cas-системы будет нарушен синтез данного фермента, что позволит эндонуклеазе рестрикции бактерии вносить в неме-тилированную ДНК разрывы, в результате чего окажется нарушена репликация вируса.
Таблица 2
Список спейсеров, соответствующих им протоспейсеров и белков, кодируемых генами протоспейсеров фагов в геноме штамма Pseudomonas aeruginosa DSM 50071 (NZ_CP012001.1)
Спейсер Бактериофаг (плазмида) протоспейсер Номер доступа GenBank Белок, кодируемый геном про-тоспейсера фага Структура белка, кодируемого геном прото-спейсера фага
CRISPR 1
7 Pseudomonas phage Dobby MK034952 ДНК (цитозин-5) метилтранс-фераза Ü
2 Pseudomonas aeruginosa E6130952, плазмида pJHX613 Klebsiella pneumoniae, штамм KPNIH39, плазмида pKPN-704 NZ CP020602.1 NZ_CP014764.1 Белок конъ-югативного переноса P-типа ß
Окончание табл. 2
п С
Бактериофаг (плазмида) протоспейсер
Номер доступа GenBank
Белок, кодируемый геном про-тоспейсера фага
Структура белка, кодируемого геном прото-спейсера фага
CRISPR 2
11
Pseudomonas phage phi2
KT887558
ДНК-связывающий белок
13
Pseudomonas phage phi2
KT887558
ДНК-связывающий белок
CRISPR 3
10
Pseudomonas phage vB_Pae_BR58b Pseudomonas phage vB_Pae_BR327a Pseudomonas phage vB_Pae_BR313b Pseudomonas phage vB_Pae_BR243b Pseudomonas phage vB_Pae_BR205a Pseudomonas phage vB_Pae_BR161b Pseudomonas phage vB_Pae_BR52b Pseudomonas phage vB_Pae_CF213b Pseudomonas phage vB_Pae_CF183b Pseudomonas phage vB_Pae_CF177b Pseudomonas phage vB_Pae_CF136a Pseudomonas phage vB_Pae_CF121a Pseudomonas phage vB_Pae_CF118b Pseudomonas phage vB_Pae_CF81b Pseudomonas phage vB_Pae_CF77b Pseudomonas phage vB_Pae_CF74a Pseudomonas phage vB_Pae_CF65b Pseudomonas phage vB_Pae_CF57b Pseudomonas phage vB_Pae_CF23b Pseudomonas phage vB_Pae_CF28a Pseudomonas phage Spike Pseudomonas phage B PaeS PAO1 Ab30
MK511038 MK511036 MK511035 MK511034 MK511033 MK511032 MK511031 MK511030 MK511029 MK511028 MK511027 MK511026 MK511025 MK511024 MK511023 MK511022 MK511021 MK511020 MK511017 MK511018 MK144667 LN610590
ДНК-связывающий белок
Во второй и третьей CRISPR-кассетах установлена полная идентичность спейсеров протоспейсерам фагов, специфичных для бактерий семейства Pseudomonadaceae, выделяемых чаще всего из лёгких больных с бронхоэкта-зами, а также из внутрибольничной среды и принимающих стоки водоёмов. Так, во второй CRISPR-кассете спейсеры 11 и 13 соответствовали последовательности протоспейсеров в составе одного гена Pseudomonas phage phi2 (KT887558), но разным его участкам. Можно предположить, что бактерия выработала механизм защиты двумя разными спейсерами от этого широко распространённого бактериофага. Выполненное при помощи онлайн-сервисов
сравнение аминокислотной последовательности белка, кодируемого данным геном, показало наибольшее его совпадение с ДНК-связывающим белком.
Белок предотвращает образование дуплекса одноцепочечных фрагментов ДНК и позволяет компонентам репликационной вилки осуществлять репликацию ДНК. Соответственно, при нарушении его синтеза будет нарушена репликация вируса.
Отмечено также соответствие участка одного спейсера протоспейсерам нескольких фагов бактерий одного семейства. Так, в третьей CRISPR-кассете участку спейсера 10 выявлено соответствие протоспейсеров 22 фагов бактерий семейства Pseudomonadaceae (см. табл. 2). Белок, кодируемый данными генами фагов, показал наибольшее совпадение с ДНК-связывающим белком, что может свидетельствовать о «целесообразном» приобретении бактерией новых спейсеров из участков ДНК, консервативных для фагов бактерий одного семейства. В результате бактерия получает возможность защититься от нескольких фагов посредством одного спейсера.
При поиске и анализе плазмид установлено, что второй спейсер CRISPR-кассеты 1 полностью соответствует протоспейсеру плазмиды pJHX613 P. aeruginosa E6130952, относящейся к панрезистентному штамму, впервые выделенному из мокроты пациента с дыхательной недостаточностью, а также плазмиде pKPN-704 Klebsiella pneumoniae KPNIH39, выделенной от больного пневмонией. В CRISPR-кассете 3 девятый спейсер аналогичен протоспейсеру плазмиды pEC743_4 E.coli_743, выделенной от больного кишечной инфекцией, десятый спейсер соответствовал плазмиде BH9 штамма P. aeruginosa pBH6, обладающего устойчивостью к карбапенему. При дальнейшем анализе выявлено, что протойспейсеры плазмид входили в структуру генов, отвечающих за синтез белка конъюгативного переноса у P. aeruginosa и K. pneumoniae и за синтез белка, содержащего домен нукле-азы релаксазы у E. coli. Эти системы белков обеспечивают высвобождение и передачу ДНК в клетки-реципиенты, способствуя расширению разнообразия генома бактерий. Можно предположить, что изменение синтеза данных белков приведёт к нарушению процессов конъюгации, т. е. передачи чужеродной ДНК. Соответствие спейсеров протоспейсерам плазмид может свидетельствовать об обмене генетической информации с помощью плазмид между представителями разных семейств бактерий и о формировании защитных механизмов (спейсеров) в ответ на внедрение чужеродного генетического материала.
Заключение
Использованная биоинформационная технология позволила провести подробный анализ структур CRISPR/Cas-системы штамма P. aeruginosa DSM 50071, определить её тип, дать полную характеристику спейсерных структур CRISPR-кассет. Cкрининг фагов и плазмид через спейсерные последовательности CRISPR-кассет дал возможность получить информацию о предполагаемой устойчивости CRISPR/Cas-систем исследуемого штамма к обнаруженным фагам и плазмидам, а также о генетических взаимодействиях
между представителями как одного вида, так и разных видов бактерий. Предложенный алгоритм биоинформационных исследований микроорганизмов в дальнейшем послужит основой для создания подходов таргетной терапии инфекционных заболеваний.
Список литературы
Детекция и анализ структур CRISPR-Cas-систем в геноме плазмиды pYC-1 из штамма Bacillus thuringiensis YC-10 / Н. А. Арефьева, Ю. П. Джиоев, А. Ю. Борисенко, Л. А. Степа-ненко, Н. П. Перетолчина, Ю. С. Букин, В. И. Чемерилова, О. Ф. Вятчина, О. А. Секерина., Ю. А. Маркова, Г. В. Юринова, В. П. Саловарова, А. А. Приставка, В. А. Кузьминова, А. C. Мартынова, В. И. Злобин // Известия Иркутского государственного университета. Серия Биология. Экология. 2018. Т. 26. С. 3-17. https://doi.Org/10.26516/2073-3372.2018.26.3
Использование биоинформационных программных методов для поиска CRISPR/Cas систем в геномах штаммов Staphylococcus aureus / А. Ю. Борисенко, Ю. П. Джиоев, А. И. Парамонов, Ю. С. Букин, Л. А. Степаненко, О. В. Колбасеева, В. И. Злобин // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2015. Т. 133, № 2. С. 71-74.
Pseudomonas aeruginosa в спектре микробных культур, изолируемых от пациентов различных стационаров / М. В. Кузнецова, Т. И. Карпунина, Н. В. Николаева, И. М. Чепурная, Н. С. Авдеева, С. В. Проворова // Альманах клинической медицины. 2012. № 27. С. 50-55.
Система CRISPR/Cas9 - универсальный инструмент геномной инженерии / А. В. Смирнов, А. М. Юнусова, В. А. Лукьянчикова, Н. Р. Баттулин // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2016. Т. 20, № 4. С. 493-510. https://doi.org/10.18699/VJ16.175
CRISPR/Cas-системы: характеристика и возможности использования для редактирования геномов бактерий / И. А. Блатов, А. С. Щурова, Д. Ю. Гущин, С. Д. Зверева, А. В. Попова // Бактериология. 2020. Т. 5, № 2. С. 38-48. https://doi.org/10.20953/2500-1027-2020-2-38-48
Харченко Л. А. Синегнойная палочка: Современные реальности антибактериальной терапии // Медицина неотложных состояний. 2015. № 1(64). С.164-168.
Advances in CRISPR/Cas-based Gene Therapy in Human Genetic Diseases / S. S. Wu, Q. C. Li, C. Q. Yin, W. Xue, C. Q. Song // Theranostics. 2020. Vol. 10, N 10. Р. 4374-4382. https://doi.org/10.7150/thno.43360
Bacterial resistance to CRISPR-Cas antimicrobials / R. V. Uribe, C. Rathmer, L. J. Jahn, M. M. H. Ellabaan, S. S. Li, M. O. A. Sommer // Sci. Rep. 2021. Vol. 11, N 1. Р. 17267. https://doi.org/10.1038/s41598-021-96735-4
CRISPI: a CRISPR interactive database / C. Rousseau, M. Gonnet, M. Le Romancer, J. Nicolas // Bioinformatics. 2009. Vol. 25(24). P. 3317-3318. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp586
CRISPR-Cas у Streptococcus pyogenes / A. L. Rhun, A. Escalera-Maurer, M. Bratovic,
E. Charpentier // RNA Biology, 2019. Vol. 16, N 4. https://doi.org/10.1080/15476286.2019.1582974
CRISPRTarget: bioinformatic prediction and analysis of crRNA targets / A. Biswas, J. N. Gagnon, S. J. Brouns, P. C. Fineran, C. M. Brown // RNA Biol. 2013. Vol. 10, N 5. P. 817-827. https://doi.org/10.4161/rna.24046
Engineered CRISPR-Cas systems for the detection and control of antibiotic-resistant infections / Y. Wu, D. Battalapalli, M. J. Hakeem, V. Selamneni, P. Zhang, M. S. Draz, Z. Ruan // J. Nanobiotech. 2021. Vol. 19, N 401. https://doi.org/10.1186/s12951-021-01132-8
First Complete Genome Sequence of Pseudomonas aeruginosa (Schroeter 1872) Migula 1900 (DSM 50071T), Determined Using PacBio Single-Molecule Real-Time Technology / K. Naka-no, Ya. Terabayashi, A. Shiroma, M. Shimoji, H. Tamotsu, N. Ashimine, Sh. Ohki, M. Shinzato, K. Teruya, K. Satou, T. Hirano // Genome Announc. 2015. Vol. 3, N 4. e00932-15. https://doi.org/10.1128/genomeA.00932-15
Genome editing with the CRISPR-Cas system: an art, ethicsand global regulatory perspective / D. Zhang, A. Hussain, H. Manghwar, K. Xie, Sh. Xie, Sh. Zhao, R. M. Larkin, P. Qing, Sh. Jin,
F. Ding // Plant Biotechnol. J. 2020. Vol. 18, N 8. Р. 1651-166. https://doi.org/10.1111/pbi.13383
Hille F., Charpentier E. CRISPR-Cas: biology, mechanisms and relevance // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 2016. Vol.5, N 371. P. 1707. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0496
IMP-43 and IMP-44 Metallo-ß-Lactamases with Increased Carbapenemase Activities in Mul-tidrag-Resistant Pseudomonas aeruginosa / T. Tada, T. Miyoshi-Akiyama, K. Shimada, M. Shimo-jima, T. Kirikae // Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2013. Vol. 57, N 9. P. 4427-4432. https://doi.org/10.1128/AAC.00716-13
Makarova K. S., Wolf Y. I., Koonin E. V. Comparative genomics of defense systems in archaea and bacteria // Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 41, N 8. P. 4360-4377. https://doi.org/10.1093/nar/gkt157 Multidrug and Extensive Drug Resistance in Pseudomonas aeruginosa Clinical Isolates from a Portuguese Central Hospital: 10-Year Survey / S. G. Pereira, M. Marques, J. Pereira, O. Cardoso // Microb. Drug Resist. 2015. Vol. 21, N 2. P. 194-200. http://doi.org/10.1089/mdr.2014.0137
References
Arefeva N.A., Dzhioev Yu.P., Borisenko A.Yu., Stepanenko L.A., Peretolchina N.P., Bukin Yu.S., Chemerilova V.I., Vjatchina O.F., Sekerina O.A., Markova Ju.A., Yurinova G.V., Salovarova V.P., Pristavka A.A., Kuz'minova V.A., Martynova A.C., Zlobin V.I. Detektsiya i analiz struktur CRISPR-Cas-sistem v genome plazmidy pYC-1 iz shtamma Bacillus thuringiensis YC-10 [Detection and analysis of the structures of CRISPR-Cas systems in the genome of the pYC-1 plasmid from the Bacillus thuringiensis YC-10 strain]. Bull. Irkutsk St. Univ. Ser. Biol. Ecol., 2018, vol. 26, pp. 3-17. (in Russian). https://doi.org/10.26516/2073-3372.2018.26.3
Borisenko A.Ju., Dzhioev Yu.P., Paramonov A.I., Bukin Yu.S., Stepanenko L.A., Kolbaseeva O.V., Zlobin V.I. Ispolzovanie bioinformatsionnykh programmnykh metodov dlya poiska CRISPR/Cas sistem v genomakh shtammov [Using bioinformatic software methods to search for CRISPR/Cas systems in the genomes of Staphylococcus aureus strains]. Sibirskij medicinskij zhurnal (Irkutsk), 2015, vol. 133, no. 2, pp. 71-74. (in Russian)
Kuznecova M.V., Karpunina T.I., Nikolaeva N.V., Chepurnaja I.M., Avdeeva N.S., Provorova S.V. Pseudomonas aeruginosa v spektre mikrobnyh kul'tur, izoliruemyh ot pacientov razlichnyh stacionarov. [Pseudomonas aeruginosa in the spectrum of microbial cultures isolated from patients of various hospitals]. Alm. Clin. Med, 2012, no. 27, pp. 50-55. (in Russian)
Smirnov A.V., Yunusova A.M., Luk'janchikova V.A., Battulin N.R. Sistema CRISPR/Cas9 -universalnyi instrument genomnoi inzhenerii [The CRISPR/Cas9 system is a universal tool for genomic engineering]. Vavilov J. Gen. Breed., 2016, vol. 20, no. 4, pp. 493-510. (in Russian). https://doi.org/10.18699/VJ16.175
Blatov I.A., Shchurova A.S., Gushchin D.Ju., Zvereva S.D., Popova A.V. CRISPR/Cas-sistemy: kharakteristika i vozmozhnosti ispolzovaniya dlya redaktirovaniya genomov bakterii [CRISPR/Cas Systems: Characteristics and Possibilities of Use for Bacterial Genome Editing]. Bak-teriol., 2020, vol. 5, no. 2, pp. 38-48. (in Russian). https://doi.org/10.20953/2500-1027-2020-2-38-48
Harchenko L.A. Sinegnoinaya palochka: Sovremennye real'nosti antibakterialnoi terapii [Pseudomonas aeruginosa: Modern realities of antibiotic therapy]. Meditsina neotlozhnykh sos-toyaniiyu [Emergency Medicine], 2015, no. 1(64), pp. 164-168. (in Russian)
Wu S.S., Li Q.C., Yin C.Q., Xue W., Song C.Q. Advances in CRISPR/Cas-based Gene Therapy in Human Genetic Diseases. Theranostics, 2020, vol. 10, no. 10, pp. 4374-4382. https://doi.org/10.7150/thno.43360
Uribe R.V., Rathmer C., Jahn L.J., Ellabaan M.M.H., Li S.S., Sommer M.O.A. Bacterial resistance to CRISPR-Cas antimicrobials. Sci. Rep., 2021, vol. 11, no. 1. 17267. https://doi.org/10.1038/s41598-021-96735-4
Rousseau C., Gonnet M., Le Romancer M., Nicolas J. CRISPI: a CRISPR interactive database. Bioinformatics, 2009, vol. 25(24), pp. 3317-3318. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btp586
Rhun A.L., Escalera-Maurer A., Bratovic M., Charpentier E. CRISPR-Cas y Streptococcus pyogenes. RNA Biology, 2019, vol.16, no. 4. https://doi.org/10.1080/15476286.2019.1582974
Biswas A., Gagnon J.N., Brouns S.J., Fineran P.C., Brown C.M. CRISPRTarget: bioinformatic prediction and analysis of crRNA targets. RNA Biol., 2013, vol. 10, no. 5, pp. 817-827. https://doi.org/10.4161/rna.24046
Wu Y., Battalapalli D., Hakeem M.J., Selamneni V., Zhang P., Draz M.S., Ruan Z. Engineered CRISPR-Cas systems for the detection and control of antibiotic-resistant infections. J. Nanobiotech., 2021, vol. 19, no. 401. https://doi.org/10.1186/s12951-021-01132-8
Nakano K., Terabayashi Ya., Shiroma A., Shimoji M., Tamotsu H., Ashimine N., Ohki Sh., Shinzato M., Teruya K., Satou K., Hirano T. First Complete Genome Sequence of Pseudomonas aeruginosa (Schroeter 1872) Migula 1900 (DSM 50071T), Determined Using PacBio Single-Molecule Real-Time Technology. Genome Announc., 2015, vol. 3, no. 4. e00932-15. https://doi.org/10.1128/genomeA.00932-15
Zhang D., Hussain A., Manghwar H., Xie K., Xie Sh., Zhao Sh., Larkin R. M., Qing P., Jin Sh., Ding F. Genome editing with the CRISPR-Cas system: an art, ethics and global regulatory perspective. PlantBiotechnol. J., 2020, vol. 18, no. 8, pp. 1651-166. https://doi.org/10.1111/pbi.13383
Hille F., Charpentier E. CRISPR-Cas: biology, mechanisms and relevance. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci., 2016, vol.5, no. 371, pp. 1707. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0496
Tada T., Miyoshi-Akiyama T., Shimada K., Shimojima M., Kirikae T. IMP-43 and IMP-44 Metallo-ß-Lactamases with Increased Carbapenemase Activities in Multidrug-Resistant Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2013, vol. 57, no. 9, pp. 4427-4432. https://doi.org/10.1128/AAC.00716-13
Makarova K.S., Wolf Y.I., Koonin E.V. Comparative genomics of defense systems in archaea and bacteria. Nucleic Acids Res., 2013, vol. 41, no. 8, pp. 4360-4377. https://doi.org/10.1093/nar/gkt157 Pereira S. G., Marques M., Pereira J., Cardoso O. Multidrug and Extensive Drug Resistance in Pseudomonas aeruginosa Clinical Isolates from a Portuguese Central Hospital: 10-Year. Microb. Drug Resist., 2015, vol. 21, no. 2, pp. 194-200. http://doi.org/10.1089/mdr.2014.0137
Сведения об авторах
Бединская Виктория Владимировна
аспирант
Иркутский государственный медицинский университет
Россия, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1 e-mail: vika-2801@mail.ru
Степаненко Лилия Александровна
кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник Иркутский государственный медицинский университет
Россия, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1 e-mail: steplia@mail.ru
Симонова Елена Васильевна
доктор биологических наук, заведующий кафедрой Иркутский государственный медицинский университет
Россия, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1 e-mail: evsimonova@yandex.ru
Атлас Александр Гилельевич
заведующий лабораторией Иркутская городская клиническая больница № 1
Россия, 664046, г. Иркутск, ул. Байкальская, 118 e-mail: irgkb1@irkoms.ru
Information about the authors
Bedinskaya Viktoria Vladimirovna
Postgraduate
Irkutsk State Medical University 1, Krasnogo Vosstaniya st., Irkutsk, 664003, Russian Federation e-mail: vika-2801@mail.ru
Stepanenko Lilia Aleksandrovna
Candidate of Sciences (Medicine), Senior Research Scientist Irkutsk State Medical University 1, Krasnogo Vosstaniya st., Irkutsk, 664003, Russian Federation e-mail: steplia@mail.ru
Simonova Yelena Vasilyevna
Doctor of Sciences (Biology), Head of Department
Irkutsk State Medical University 1, Krasnogo Vosstaniya st., Irkutsk, 664003, Russian Federation e-mail: evsimonova@yandex.ru
Atlas Aleksandr Gilelyevich
Head of Laboratory Irkutsk City Clinical Hospital N1 118, Baikalskaya st., Irkutsk, 664046, Russian Federation e-mail: irgkb1@irkoms.ru
Ракова Елена Борисовна
кандидат биологических наук, доцент Иркутский государственный медицинский университет
Россия, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1 e-mail: e.rakova@ismu.baikal.ru
Злобин Владимир Игоревич
доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заведующий кафедрой Иркутский государственный медицинский университет
Россия, 664003, г. Иркутск, ул. Красного Восстания, 1 e-mail: vizlobin@mail.ru
Rakova Yelena Borisovna
Candidate of Sciences (Biology),
Associate Professor
Irkutsk State Medical University
1, Krasnogo Vosstaniya st., Irkutsk, 664003,
Russian Federation
e-mail: e.rakova@ismu.baikal.ru
Zlobin Vladimir Igorevich
Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Academician of RAS, Head of Department Irkutsk State Medical University 1, Krasnogo Vosstaniya st., Irkutsk, 664003, Russian Federation e-mail: vizlobin@mail.ru
Статья поступила в редакцию 20.02.2022; одобрена после рецензирования 04.04.2022; принята к публикации 16.05.2022 Submitted February, 20, 2022; approved after reviewing April, 04, 2022; accepted for publication May, 16, 2022
