CC BY
21
ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2018 БИОЛОГИЯ Вып. 3
УДК 579.222
М. В. Замахаевa, А. С. Григоровb, А. С. Капрельянцa, М. С. Шумковa
a Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Москва, Россия
b Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, Москва, Россия
MYCOBACTERIUM SMEGMATIS ОБЛАДАЕТ АКТИВНЫМИ ГЕНАМИ МЕТАБОЛИЗМА ПОЛИАМИНОВ
На основе анализа транскриптомного и протеомного профилей впервые продемонстрирована экспрессия в клетках Mycobacterium smegmatis генов метаболизма полиаминов. Присутствие их продуктов показано как на уровне мРНК, так и в виде соответствующих ферментов. Реконструированный путь синтеза полиаминов начинается с аргинина и приводит к появлению путресцина за счёт разложения агматина. Ферментов обычного для энтеробактерий варианта наработки путресцина в результате декарбоксилирования орнитина найдено не было. Деградация полиаминов осуществляется через гамма-аминомасляную кислоту и заканчивается сукцинатом, который направляется в цикл Кребса. Хотя самих полиаминов в клетках M. smegmatis обнаружить не удалось, вероятность их фактического нахождения у микроорганизмов данной группы сохраняется, и они вполне могут проявлять себя при каких-либо стрессовых воздействиях или в специфических условиях, которые ещё предстоит выявить.
Ключевые слова: полиамины; путресцин; микобактерии;Mycobacterium smegmatis.
M. V. Zamakhaeva, A. S. Grigorovb, A. S. Kaprelyantsa, M. S. Shumkova
a Bach Institute of Biochemistry, Research Center of Biotechnology of the RAS, Moscow, Russian Federation
b Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the RAS, Moscow, Russian Federation
MYCOBACTERIUM SMEGMATIS POSSESSES ACTIVE GENES OF POLYAMINE METABOLISM
Transcriptomic and proteomic profiles of Mycobacterium smegmatis cells were analyzed, so the first evidence of the expression of polyamine metabolism genes was obtained. The presence of both mRNAs and corresponding proteins of polyamine metabolism was demonstrated. The reconstructed polyamine synthesis pathway begins with arginine and leads to putrescine occurrence through agmatine hydrolysis. The enzymes of standard putrescine production pathway through ornithine decarboxylation were not found. The polyamine degradation is probably carried out through y-aminobutyric acid and leads to production of succinic acid that is entering Krebs cycle. Though no polyamines were found inM. smegmatis cells, there is still a probability of their occurrence there. So, they are expectative to be uncovered under stressful or specific conditions, which are yet to be identified.
Key words: polyamines; putrescine; mycobacteria;Mycobacterium smegmatis.
Введение
Полиамины представляют собой группу алифатических углеводородов, в которых два или более атома водорода заменены на аминогруппы. Среди биогенных полиаминов наиболее распространены путресцин (1,4-диаминобутан), кадаверин (1,5-ди-аминопентан), спермидин ^-(З-аминопропил)бу-тан-1,4-диамин) и спермин (^№-бис(3-амино-пропил)бутан-1,4-диамин). Последний более характерен для эукариотических организмов и редко обнаруживается в бактериях. В то же время, первые три соединения у микроорганизмов встреча-
ются часто и способны выполнять в их клетках спектр разнообразных функций [Tabor, Tabor, 1985].
К настоящему времени показано, что полиамины могут выступать в качестве регуляторов транскрипции [Yoshida, Kashiwagi, Shigemasa, 2004; Ткаченко, Шумков, 2004], трансляции [Igarashi, Kashivagi, 2010] и стабильности белка [Tkachenko, Shumkov, 2004], влиять на проницаемость порино-вых каналов [Samartzidou, Delcour, 1999] и состояние мембраны, регулировать экспрессию генов за счёт изменения вторичной структуры мРНК [Yoshida et al., 1999] и т.д. Такое многообразие функций возможно в связи с наличием в молеку-
© Замахаев М. В., Григоров А. С., Капрельянц А. С., Шумков М. С., 2018
284
лах этих соединений аминогрупп, которые в физиологических условиях (рН=7.4) заряжены положительно и способны взаимодействовать с отрицательно заряженными компонентами клетки, в первую очередь, нуклеиновыми кислотами и фосфо-липидами.
Одной из сложнейших проблем современной медицины является борьба с туберкулёзом. Возбудитель этого заболевания - Mycobacterium tuberculosis (MTB) - ежегодно инфицирует 9 млн чел., что приводит к 2 млн смертей в год [WHO, 2016]. Поскольку полиамины способны существенно изменять чувствительность бактерий к антибиотикам [Ахова, Ткаченко, 2009], имеет смысл изучить особенности их метаболизма в клетках микобактерий с целью предотвращения развития толерантности, а затем и резистентности МТВ к антибактериальным препаратам.
Из литературы известно, что полиамины оказывают положительное влияние на активность ми-кобактериальной РНК-полимеразы [Jain, Tyagi, 1987; Sarkar, Shankar, Tyagi, 1995]. Как и в случае грамотрицательных бактерий, они снижают зависимый от поринов транспорт в клетку микобакте-рий антибактериальных препаратов и тяжёлых металлов [Sarathy, Lee, Dartois, 2013; Speer et al., 2013]. Более того, один из антимикобактериальных антибиотиков - этамбутол - по своей структуре напоминает спермин, а его механизм действия одно время связывали с ингибированием метаболизма полиаминов [Poso, Paulin, Brander, 1983; Paulin, Brander, Poso, 1985]. Вместе с тем, исследования влияния этамбутола на синтез спермидина очевидно противоречат имеющимся данным о распространении полиаминов у микроорганизмов, которые свидетельствуют о том, что клетки Mycobacterium smegmatis содержат лишь незначительные их количества или, возможно, не содержат совсем [Herbst, Weaver, Keister, 1958].
Таким образом, вопрос о наличии метаболизма полиаминов в микобактериях остаётся открытым. В настоящей работе, анализируя данные, полученные методами транскриптомики, протеомики и биохимии, мы возвращаемся к этой теме с целью определения работоспособности ферментов, ответственных за обмен полиаминов, и установления принципиальной возможности микобактерий содержать эндогенные полиамины.
Материалы и методы исследований
Условия культивирования. Для получения биомассы активной культуры клетки штамма M. smegmatis MC2155 культивировали аэробно в течение 28-30 ч. при 37°C в орбитальном термо-шейкере (200 об/мин) в колбах объемом 100 мл, содержащих 50 мл среды Nutrient Broth (NB, "Himedia", Индия). Покоящиеся клетки
M. smegmatis получали, как описано ранее [Shleeva et al., 2011].
Протеомные исследования. Биомасса исследуемых штаммов была собрана через 30 ч. культивирования; затем проводили разрушение клеток и экстракцию белка. Белковые экстракты подвергли одномерному электрофорезу в денатурирующих условиях в полиакриламидном геле. Полученные гелевые дорожки обработали трипсином. Трипти-ческие экстракты использовали для тандемного масс-спектрометрического анализа, совмещённого с наножидкостной хроматографией. Анализ проводили на масс-спектрометре TripleTOF 5600+ с ионным источником NanoSpray III (AB Sciex, Канада), соединенным с нано-ВЭЖХ системой NanoLC Ultra 2D + (Eksigent, Singapore). Для количественного определения белков исходные файлы данных MS (файлы .wiff) импортировали и обработали в программе Progenesis LC-MS v.4.1 (Nonlinear Dynamics, Newcastle, UK).
Выделение РНК. Секвенирование нового поколения. Пробы РНК были выделены из культур M. smegmatis во время экспоненциального роста в среде NB и после перехода в состояние покоя. Бактериальные культуры быстро охлаждали на льду, центрифугировали и общую РНК выделяли фенолхлороформным методом из мембранных экстрактов, полученных, как описано ранее [Trut-neva et al., in press]. Пробы мРНК были подготовлены и подвергнуты секвенированию нового поколения в соответствии с разаработанным ранее алгоритмом [Ignatov et al., 2015].
Анализ результатов RNA-seq. Последовательности прочтений РНК были выравнены в соответствии с контрольными последовательностями штамма М. smegmatis MC2 155 (номер доступа GenBank: CP000480). Транскрипционные профили визуализировали с помощью геномного браузера Artemis [Carver et al., 2012]. Анализ разницы уровней экспресии проводился с использованием пакета edgeR [Robinson, McCarthy, Smyth, 2010].
Содержание полиаминов. Концентрацию полиаминов определяли методом тонкослойной хроматографии. Подготовка проб перед анализом включала хлорно-кислую экстракцию с последующей дериватизацией полиаминов с помощью реакции дансилирования [Ткаченко, Пожидаева, Шумков, 2006].
Результаты и их обсуждение
Анализ транскриптов M. smegmatis указывает на возможность существования действующего метаболизма полиаминов. Поскольку в неблагоприятных условиях среды возможно накопление полиаминов в клетках бактерий [Ткаченко,
Шумков, Ахова, 2009], в настоящем исследовании были использованы культуры M. smegmatis, находящиеся в двух различных физиологических состояниях: активные клетки и покоящиеся формы. При анализе транскрипционного профиля таких культур нами были обнаружены мРНК генов, аннотированных в геноме M. smegmatis
Обнаруженные при транскриптомном анализе
(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/118467340?r eport=graph) как потенциально связанных с обменом полиаминов (табл. 1). Не все из них были представлены большим числом прочтений, тем не менее, полученная информация позволила реконструировать схему возможного метаболизма этих соединений.
Таблица 1
гены метаболизма и транспорта полиаминов
Локус Ген Продукт logFC PValue Активные, кол-во прочтений Покоящиеся, кол-во прочтений
Синтез путресцина
MSMEG 026 6 speA-подобный аргинин декарбоксилаза -2.34628 8.50E-08 2564 296
MSMEG 107 2 speB агматиназа -0.23088 0.778282 38 19
MSMEG 3S3 s speB агматиназа -1.61668 0.003053 110 21
MSMEG 437 4 speB агматиназа -1.94375 0.325869 7 1
MSMEG 445 9 speB агматиназа 0.836831 0.192936 19 20
Деградация путресцина через у-аминомасляную кислоту
MSMEG 166 5 patD-подобный дегидрогеназа альдегида у-аминомасляной к-ты 1.509033 0.000639 180 301
MSMEG 058 2 gabD-подобный дегидрогеназа полуальдегида сукцината 2.671296 3.04E-08 52 195
MSMEG 330 4 gabD-подобный дегидрогеназа полуальдегида сукцината -3.48582 4.64E-14 2997 157
MSMEG 591 2 gabD2 дегидрогеназа полуальдегида сукцината 0.85144 0.04221 873 925
MSMEG 058 1 gabT 4-аминобутират ами-нотрансфераза 3.631123 1.83E-13 47 343
MSMEG 295 9 gabT 4-аминобутират ами-нотрансфераза -0.80063 0.087518 187 63
MSMEG 668 5 gabT 4-аминобутират ами-нотрансфераза -0.86097 0.048036 461 149
Транспорт полиаминов
MSMEG 044 6 Путресциновый импортер -0.61401 0.338581 47 18
MSMEG 066 2 ATФ-связывающий белок транспорта путресцина PotG -1.83979 0.000332 165 27
MSMEG 328 1 ATФ-связывающий белок ABC транспортера спер-мидина/путресцина 4.202154 1.20E-17 71 769
Примечание. logFC отражает изменение уровня представленности мРНК гена при переходе бактериальной культуры в состояние покоя, рассчитывается как логарифм по основанию 2 отношения количества прочтений в образце покоящихся клеток к количеству прочтений в образце активных клеток M. smegmatis. PValue характеризует уровень значимости различий транскрипции рассматриваемых генов в активном и покоящемся состоянии бактериальной культуры. Значения PValue<0,01 (значимые различия) выделены жирным шрифтом.
Так, ясно обнаруживается путь синтеза полиаминов от аргинина до путресцина, включающий аргинин декарбоксилазу SpeA и агматин-уроеогидролазу (агматиназу) SpeB (рис. 1). Для энтеробактерий этот путь является дополнитель-
ным, тогда как основной синтез путресцина происходит при участии орнитин-декарбоксилазы SpeC. Однако микобактериальный аналог данного гена нам найти не удалось.
Аргинин агматнн
аргиннн декароскснлаза
путресинн
агматиназа
Рис. 1. Потенциальный путь синтеза путресцина в клетках M. smegmatis
Одним из путей деградации путресцина является последовательность реакций, осуществляемая у энтеробактерий белками GabDTP. Это гамма-аминобутиратный путь разложения полиаминов. В нём путресцин при действии путресцин ами-нотрансферазы (patA) превращается в у-аминобутиральдегид, из которого затем при уча-
стии у-аминобутиральдегид дегидрогеназы (patD) получается у-аминомасляная кислота, в дальнейшем перерабатываемая в полуальдегид сукцината (фермент GabT) и сукцинат (реакция, катализируемая GabD), «направляемый» в цикл трикарбо-новых кислот (рис. 2).
Путресцин —> у- амн н oi утл р а льдегнд —> у-аииномаслнная кислота —»
путресцин аминотрансфераза у-аыинобутиральдегнд дегидрогеназа у-яыинюбутнрат
— полуалъдегнд сукцината — сукцинат
амннотрансфераха сукцинат-полуальдегкд дегидрогеназа
Рис. 2. Потенциальный путь разложения путресцина в клетках M. smegmatis
Среди транскриптов, выделенных из клеток M. smegmatis, нами были обнаружены мРНК практически всех генов, продукты которых задействованы в этом пути, за исключением мРНК первого фермента - путресцин аминотрансферазы (табл. 1). Такая выраженная представленность транс-криптов генов деградации путресцина могла бы с высокой вероятностью свидетельствовать о функционировании данного метаболического пути. Однако с уверенностью утверждать этого нельзя, поскольку для M. smegmatis и MTB характерен расширенный вариант цикла Кребса [Rhee et al., 2011], при котором а-кетоглутарат может не превращаться напрямую в сукцинат, а преобразовываться в глутаматдегидрогеназной реакции в глу-тамат (реакция осуществляется продуктом гена MSMEG_5442), с последующим переходом в у-аминобутират (глутамат декарбоксилазная реакция, происходящая при участии аналога GadB E. coli - продукта гена MSMEG_1574) и далее до сукцината (ферментный комплекс GabTD).
Помимо транскриптов генов синтеза и деградации путресцина, нами также были обнаружены мРНК белков транспорта полиаминов (табл. 1), что свидетельствует о возможности попадания этих соединений в клетку извне.
Таким образом, в клетках M. smegmatis в активной фазе роста гены метаболизма полиаминов транскрипционно активны.
Стоит заметить, что в покоящихся клетках M. smegmatis, в сравнении с активно делящимися, транскрипция ряда генов существенно изменяется. Так, обнаруживается закономерное уменьшение представленности транскриптов генов синтеза путресцина (speA (MSMEG 0266) и speB (MSMEG_3535)) и возрастание представленности мРНК генов его деградации (patD (MSMEG 1665), gabT (MSMEG 0581) и gabD (MSMEG 0582)), что хорошо согласуется со снижением метаболической активности микобактериальных клеток в этих ус-
ловиях. В то же время, один из генов разложения путресцина - gabD MSMEG_3304 - при переходе в покой неожиданно продемонстрировал выраженное снижение экспрессии. Вероятно, это связано с преимущественной активностью различных изо-ферментов в тех или иных физиологических состояниях.
В целом, проведённый анализ транскрипционного профиля M. smegmatis позволяет с достаточной уверенностью предполагать существование в клетках микобактерий разного физиологического состояния действующего метаболизма полиаминов. Вместе с тем, наличие транскриптов, очевидно, не означает присутствия в клетке соответствующих белков. Исходя из этого, закономерным продолжением работы стал анализ протеома M. smegmatis.
Белковый профиль подтверждает возможность присутствия полиаминов в клетках M. smegmatis. В лизатах активных микобактериаль-ных клеток удалось обнаружить белки всех метаболических путей, выведенных на основе анализа транскриптов. Были найдены как ферменты биосинтеза путресцина (агматиназа, SpeB), так и белки, ответственные за разложение этого соединения (у-аминобутират аминотрансфераза, GabT, и сук-цинат-полуальдегид дегидрогеназа, GabD). Белки системы транспорта полиаминов также проявили себя: в исследованных образцах присутствовали импортёр путресцина (MSMEG_0446) и АТФ-связывающий белок АВС-транспортера путресци-на/спермидина (MSMEG_3281).
Представленность ферментов тех или иных последовательностей химических реакций оказалась неполной (табл. 2). Однако, возможно, часть потенциально экспрессируемых белков не попали в поле нашего зрения в силу особенностей функционирования клетки или не были детектированы вследствие их низкой концентрации.
Возможно также, для некоторых аннотированных белков приписанная им функция является лишь предположением. Так, например, считается, что GabD2 (MSMEG_5912) входит именно в состав у-аминобутиратного (ГАМК) шунта, поскольку несёт домен связывания с НАДФ. Для альтернативной дегидрогеназы полуальдегида сукцината GabD (MSMEG_3304) подобная аннотация отсутствует, однако в ней также найдена последовательность, обеспечивающая взаимодействие с НАДФ. Среди у-аминобутират аминотрансфераз ^аЬТ) наилучшим образом аннотирован белок MSMEG_2959. Ему приписывается также связан-
ная с ГАМК-шунтом функция катализа реакции образования полуальдегида сукцината и глутамата из у-аминобутирата и а-кетоглутарата. Хотя участие конкретного фермента в метаболизме полиаминов ни в одном из случаев не упоминается, установление в результате проведённого анализа белкового профиля факта, что гены метаболизма полиаминов в клетках M. smegmatis не только транскрибируются, но экспрессируются до уровня полипептидов, делает возможность существования метаболизма эндогенных полиаминов в клетках микобактерий ещё более вероятной.
Таблица 2
Идентифицированные ферменты метаболизма полиаминов и белки их транспорта
Локус Ген Продукт Номер в базе данных RefSeq (NCBI)
Синтез путресцина
MSMEG 1072 speB агматиназа YP 885468.1
MSMEG 3535 speB агматиназа YP 887838.1
Деградация пут ресцина через GABA
MSMEG 3304 gabD like дегидрогеназа полуальдегида сукцината YP 887614.1
MSMEG 5912 gabD2 дегидрогеназа полуальдегида сукцината YP 890138.1
MSMEG 0581 gabT 4-аминобутират аминотрансфераза YP 884992.1
MSMEG 2959 gabT 4-аминобутират аминотрансфераза YP 887278.1
MSMEG 6685 gabT 4-аминобутират аминотрансфераза YP 890893.1
Транспорт полиаминов
MSMEG 0446 - Путресциновый импортер YP 884859.1
MSMEG 3281 АТФ-связывающий белок ABC транспортера спермидина/путресцина YP 887592.1
Биохимический анализ клеток M. smegmatis полиаминов не выявил. Непосредственная оценка содержания полиаминов в клетках M. smegmatis была проведена с использованием метода тонкослойной хроматографии их дансилированных производных [Ткаченко, Пожидаева, Шумков, 2006]. В хлорнокислых экстрактах микобактериальной биомассы, позволяющих определить долю свободных полиаминов, эти соединения обнаружить не удалось.
Заключение
Таким образом, в настоящей работе впервые продемонстрирована транскрипция генов метаболизма полиаминов и синтез соответствующих ферментов в клетках M. smegmatis. Обнаружить присутствие самих соединений не удалось, но, возможно, это связано с низкой равновесной концентрацией полиаминов в клетках (за счёт их быстрого синтеза-распада) или присутствии их в состоянии, связанном с полианионными компонентами клетки.
Судя по всему, внутриклеточная концентрация полиаминов у M. smegmatis существенно ниже, чем у грамотрицательных бактерий. И, вероятно, полиамины не играют той многообразной роли,
которая показана для них в случае энтеробактерий или клеток эукариот. Тем не менее, они вполне могут проявлять себя при каких-либо стрессовых воздействиях или в специфических условиях, которые ещё предстоит выявить.
Работа частично поддержана грантом РФФИ №16-04-01118-А.
Библиографический список
Ахова А.В., Ткаченко А.Г. Лизиндекарбоксилазная активность как фактор резистентности Escherichia coli к фторхинолонам // Микробиология. 2009. Т. 7, № 5. С. 636-640. Ткаченко А.Г., Пожидаева О.Н., Шумков М.С. Роль полиаминов в формировании множественной антибиотикоустойчивости Escherichia coli в условиях стрессорных воздействий // Биохимия. 2006. Т. 71, № 9. С. 1287-1296. Ткаченко А.Г., Шумков М.С. Роль путресцина в регуляции уровня cS субъединицы РНК-полимеразы в клетках Escherichia coli при переходе к стационарной фазе // Биохимия. 2004. Т. 69, № 8. С. 1079-1087. Ткаченко А.Г., Шумков М.С., Ахова А.В. Адаптивные функции полиаминов Escherichia coli при
сублетальных воздействиях антибиотиков // Микробиология. 2009. Т. 78, № 1. C. 32-41.
Carver T. et al. Artemis: an integrated platform for visualization and analysis of high-throughput sequence-based experimental data // Bioinformatics. 2012. Vol. 28, № 4. P. 464-469. doi: 10.1093/bioinformatics/btr703.
Herbst E.J., Weaver R.H., Keister D.L. The gram reaction and cell composition: diamines and poly-amines // Arch. Biochem. Biophys. 1958. Vol. 75, № 1. P.171-177.
Igarashi K., Kashiwagi K. Modulation of cellular function by polyamines // Int. J. Biochem. Cell Biol. 2010. Vol. 42, № 1. P. 39-51.
Ignatov D. V. et al. Dormant non-culturable Mycobacterium tuberculosis retains stable low-abundant mRNA // BMC Genomics. 2015. № 16. P. 954. doi: 10.1186/s12864-015-2197-6.
Jain A., Tyagi A.K. Role of polyamines in the synthesis of RNA in mycobacteria // Mol. Cell Biochem. 1987. Vol. 78, № 1. P. 3-8.
Paulin L.G., Brander E.E., Pöso H.J. Specific inhibition of spermidine synthesis in Mycobacteria spp. by the dextro isomer of ethambutol // Antimicrob Agents Chemother. 1985. Vol. 28, № 1. P. 157159.
Pöso H., Paulin L., Brander E. Specific inhibition of spermidine synthase from mycobacteria by etham-butol // Lancet. 1983. Vol. 8364, № 2. P. 1418.
Rhee K. Y. et al. Central carbon metabolism in Myco-bacterium tuberculosis: an unexpected frontier // Trends Microbiol. 2011. № 7. P. 307-314. doi: 10.1016/j.tim.2011.03.008. Epub 2011 May 10.
Robinson M.D., McCarthy D.J., Smyth G.K. edgeR: a Bioconductor package for differential expression analysis of digital gene expression data // Bioin-formatics. 2010. Vol. 26, № 1. P.139-140. doi: 10.1093/bioinformatics/btp616
Samartzidou H., Delcour A.H. Excretion of endogenous cadaverine leads to a decrease in porin-mediated outer membrane permeability // J. Bacte-riol. 1999. Vol. 181, № 3. P. 791-798.
Sarathy J.P., Lee E., Dartois V. Polyamines inhibit porin-mediated fluoroquinolone uptake in myco-bacteria // PLoS One. 2013. Vol. 8, № 6. P. e65806. doi: 10.1371/journal.pone.0065806
Sarkar N.K., Shankar S., Tyagi A.K. Polyamines exert regulatory control on mycobacterial transcription: a study using RNA polymerase from Mycobacte-rium phlei // Biochem. Mol. Biol. Int. 1995. Vol. 35, № 6. P. 1189-1198.
Shleeva M.O. et al. Dormant ovoid cells of Mycobac-terium tuberculosis are formed in response to gradual external acidification // Tuberculosis (Ed-inb). 2011. Vol. 91, № 2. P. 146-154. doi: 10.1016/j.tube.2010.12.006. Epub 2011 Jan 22.
Speer A. et al. Porins Increase Copper Susceptibility of Mycobacterium tuberculosis // J. Bacteriol. 2013. Vol. 195, № 22. P. 5133-5140.
Tabor C. W., Tabor H. Polyamines in microorganisms // Microbiol. Rev. 1985. Vol. 49. P. 81-99.
Trutneva K. et al. Protein composition of Mycobacterium smegmatis differs significantly between active cells and dormant cells with ovoid morphology // Front. Microbiol. - Microbial Physiology and Metabolism (in press).
WHO. Global tuberculosis report. Geneva, 2016.
Yoshida M. et al. Polyamine stimulation of the synthesis of oligopeptide-binding protein (OppA) -Involvement of a structural change of the Shine-Dalgarno sequence and the initiation codon AUG in OppA mRNA // J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274, № 32. P. 22723-22728.
Yoshida М. Kashiwagi K., Shigemasa A. A unifying model for the role of polyamines in bacterial cell growth, the polyamine modulon // J. Biol. Chem. 2004. Vol. 279, № 44. P. 46008-46013.
References
Akhova A.V., Tkachenko A.G. Lysine decarboxylase activity as a factor of fluoroquinolone resistance in Escherichia coli. Microbiology (Mikrobiologiya). V. 78, N 5 (2009): pp. 575-579.
Carver T., Harris S.R., Berriman M., Parkhill J., McQuillan J.A. Artemis: an integrated platform for visualization and analysis of high-throughput sequence-based experimental data. Bioinformatics. V. 28, N 4 (2012): pp. 464-469. doi: 10.1093/bioinformatics/btr703.
Herbst E.J., Weaver R.H., Keister D.L. The gram reaction and cell composition: diamines and poly-amines. Arch. Biochem. Biophys. V. 75, N 1 (1958): pp.171-177.
Igarashi K., Kashiwagi K. Modulation of cellular function by polyamines. Int. J. Biochem. Cell Biol. V. 42, N 1 (2010): pp. 39-51.
Ignatov D.V., Salina E.G., Fursov M.V., Skvortsov T.A., Azhikina T.L., Kaprelyants A.S. Dormant non-culturable Mycobacterium tuberculosis retains stable low-abundant mRNA. BMC Genomics. N 16:954 (2015): doi: 10.1186/s12864-015-2197-6.
Jain A., Tyagi A.K. Role of polyamines in the synthesis of RNA in mycobacteria. Mol. Cell Biochem. V. 78, N 1 (1987): pp. 3-8.
Paulin L.G., Brander E.E., Pösö H.J. Specific inhibition of spermidine synthesis in Mycobacteria spp. by the dextro isomer of ethambutol. Antimicrob Agents Chemother. V. 28, N 1 (1985): pp. 157159.
Pöso H., Paulin L., Brander E. Specific inhibition of spermidine synthase from mycobacteria by etham-butol. Lancet. V. 8364, N 2 (1983): pp. 1418.
Rhee K.Y., de Carvalho L.P., Bryk R., Ehrt S., Mar-rero J., Park S.W., Schnappinger D., Venugopal A., Nathan C. Central carbon metabolism in Mycobacterium tuberculosis: an unexpected frontier. Trends Microbiol. N 7 (2011): pp. 307-14. doi: 10.1016/j.tim.2011.03.008. Epub 2011 May 10. Robinson M.D., McCarthy D.J., Smyth G.K. edgeR: a Bioconductor package for differential expression analysis of digital gene expression data. Bioinfor-matics. V. 26, N 1. (2010): pp. 139-140. doi: 10.1093/bioinformatics/btp616 Samartzidou H., Delcour A.H. Excretion of endogenous cadaverine leads to a decrease in porin-mediated outer membrane permeability. J. Bacte-riol. V. 181, N 3 (1999): pp. 791-798. Sarathy J.P., Lee E., Dartois V. Polyamines inhibit porin-mediated fluoroquinolone uptake in mycobacteria. PLoS One. V. 8, N 6, e65806 (2013): doi: 10.1371/journal.pone.0065806 Sarkar N.K., Shankar S., Tyagi A.K. Polyamines exert regulatory control on mycobacterial transcription: a study using RNA polymerase from Myco-bacterium phlei. Biochem. Mol. Biol. Int. V. 35, N 6 (1995): pp. 1189-1198. Shleeva M.O., Kudykina Y.K., Vostroknutova G.N., Suzina N.E., Mulyukin A.L., Kaprelyants A.S. Dormant ovoid cells of Mycobacterium tuberculosis are formed in response to gradual external acidification. Tuberculosis (Edinb). V. 91, N 2 (2011): pp. 146-54. doi: 10.1016/j.tube.2010.12.006. Epub 2011 Jan 22. Speer A., Rowland J.L., Haeili M., Niederweis M., Wolschendorf F. Porins Increase Copper Susceptibility of Mycobacterium tuberculosis. J. Bacteriol. V. 195, N 22 (2013): pp. 5133-5140.
Tabor C.W., Tabor H. Polyamines in microorganisms. Microbiol. Rev. V. 49 (1985): pp. 81-99. Tkachenko A.G., Shumkov M.S. Role of putrescine in regulation of the cS subunit of RNA poly-merase in Escherichia coli cells on transition to stationary phase. Biochemistry (Moscow). V. 69, N 8 (2004): pp. 876-882. Tkachenko A.G., Shumkov M.S., Akhova A.V. Adaptive functions of Escherichia coli polyamines in response to sublethal concentrations of antibiotics. Microbiology (Mikrobiologiya). V. 8, N 1 (2009): pp. 32-41. Tkachenko, A.G., Pozhidaeva, O.N., Shumkov, M.S. Role of polyamines in formation of multiple antibiotic resistance of Escherichia coli under stress conditions. Biochemistry (Mosc). V. 71 (2006): pp. 1042-1049 Trutneva K., Shleeva M., Nikitushkin V., Demina G., Kaprelyants A. Protein composition of Mycobacte-rium smegmatis differs significantly between active cells and dormant cells with ovoid morphology. Front. Microbiol. - Microbial Physiology and Metabolism (in press). WHO. Global tuberculosis report, Geneva (2016) Yoshida M., Meksuriyen D., Kashiwagi K., Kawai G., Igarashi K. Polyamine stimulation of the synthesis of oligopeptide-binding protein (OppA) -Involvement of a structural change of the Shine-Dalgarno sequence and the initiation codon AUG in OppA mRNA. J. Biol. Chem. V. 274, N 32 (1999): pp. 22723-22728. Yoshida М. Kashiwagi K., Shigemasa A. A unifying model for the role of polyamines in bacterial cell growth, the polyamine modulon. J. Biol. Chem. V. 279, N 44 (2004): pp. 46008-46013.
Поступила в редакцию 20.06.2018
Об авторах
Замахаев Михаил Владимирович, аспирант лаборатории биохимии стрессов микроорганизмов
Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФГУ «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН» ORCID: 0000-0001-7605-2059 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2; [email protected]
Григоров Артем Сергеевич, аспирант лаборатории регуляторной транскриптомики Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН ORCID: 0000-0003-3036-2195 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10; [email protected]
About the authors
Zamakhaev Mikhail Vladimirovich, post-graduate student of Laboratory of Biochemistry of Stresses in Microorganisms
Federal State Institution «Federal Research Centre «Fundamentals of Biotechnology» of the Russian Academy of Sciences». ORCID: 0000-0001-7605-2059 Leninsky prospect, 33, build. 2, 119071 Moscow, Russian Federation; [email protected]
Grigorov Artem Sergeevich, post-graduate student of Laboratory of Regulatory Transcriptomics Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences. ORCID: 0000-0003-3036-2195 Miklukho-Maklaya street, 16/10, 117997 Moscow, Russian Federation; [email protected]
Капрельянц Арсений Сумбатович, доктор биологических наук, зав. лаб. биохимии стрессов микроорганизмов Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФГУ «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН» ORCID: 0000-0002-6951-8903 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2; [email protected]; +7(495)9544047
Шумков Михаил Сергеевич, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биохимии стрессов микроорганизмов Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФГУ «Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН» ORCID: 0000-0001-5671-5724 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2; [email protected]
Kaprelyants Arseny Sumbatovich, doctor of
biology, head of Laboratory of Biochemistry of
Stresses in Microorganisms
Federal State Institution «Federal Research Centre
«Fundamentals of Biotechnology» of the Russian
Academy of Sciences».
ORCID: 0000-0002-6951-8903
Leninsky prospect, 33, build. 2, 119071 Moscow,
Russian Federation; [email protected];
+7(495)9544047
Shumkov Mikhail Sergeyevich, candidate of
biology, researcher of Laboratory of Biochemistry of
Stresses in Microorganisms
Federal State Institution «Federal Research Centre
«Fundamentals of Biotechnology» of the Russian
Academy of Sciences».
ORCID: 0000-0001-5671-5724
Leninsky prospect, 33, build. 2, 119071 Moscow,
Russian Federation; [email protected]
Информация для цитирования:
Mycobacterium smegmatis обладает активными генами метаболизма полиаминов / М.В. Замахаев, А.С. Григоров, А.С. Капрельянц, М.С. Шумков // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2018. Вып. 3. С. 284-291. DOI: 10.17072/1994-9952-2018-3-284-291.
Zamakhaev M.V., Grigorov A.S., Kaprelyants A.S., Shumkov M.S. [Mycobacterium smegmatis possesses active genes of polyamine metabolism]. Vestnik Permskogo universiteta. Biologija. Iss. 3 (2018): pp. 284-291. (In Russ.). DOI: 10.17072/1994-9952-2018-3-284-291.
