CC BY
35
ОБЗОРЫ
© ЕРЕМЕНКО Е.И., 2017 УДК 616.34-008.87-022:579
Еременко Е.И.
СИСТЕМА ПРИОБРЕТЕНИЯ СВЯЗАННОГО С ГЕМОМ ЖЕЛЕЗА
У BACILLUS ANTHRACIS
Федеральное казенное учреждение здравоохранения «Ставропольский научно-исследовательский противочумный институт» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Ставрополь, 355035, Россия
Альтернативный использованию хелатирующих агентов си-дерофоров путь приобретения железа Bacillus anthracis состоит в функционировании системы секретируемых гемофоров и транспортерных белков для извлечения гема из гемоглобина и доставки гема в бактериальную клетку. B. anthracis реализует опосредованный сидерофорами путь приобретения железа преимущественно на внутриклеточной стадии своего развития, система гемофоров и белков-транспортеров включается на внеклеточной стадии сибиреязвенной инфекции. В обзоре обсуждаются структура, генетическая организация и функции системы потребления гемового железа у B. anthracis, понимание которых может способствовать разработке новых средств терапии сибирской язвы.
Ключевые слова: гемофоры; потребление железа; вирулентность B. anthracis.
Для цитирования: Еременко Е.И. Система приобретения связанного с гемом железа у ВacШus anthracis. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2017; 35 (1): 3-7. DOI 10.18821/0208-0613-2017-35-1-3-7.
Железо - необходимый элемент для большинства организмов, включая бактерии. Окисленная форма железа нерастворима, а восстановленная форма высокотоксична для большинства макромолекул и в биологических системах, как правило, связана с железо- и гем-несущими белками. Таким образом, несмотря на распространенность, на Земле практически нет свободного железа, доступного для бактерий, независимо от того, какой биотоп они населяют. Чтобы обеспечить свои потребности в железе, бактерии, обнаруживая разнообразие их потенциальных биотопов, располагают несколькими системами приобретения железа. Эти системы используют один из двух механизмов. Первый предполагает прямой контакт между бактерией и экзогенными источниками железа/гема. Второй механизм использует молекулы (сидерофоры и гемофоры), синтезируемые и освобождаемые во внеклеточную среду; эти молекулы извлекают железо или гем из разных источников [1].
Bacillus anthracis является патогенной для животных и людей бактерией. Функция приобретения железа у сибиреязвенного микроба, как и других патогенных микроорганизмов, связана с ростом, размножением и проявлением вирулентности [2]. Системы и механизмы поглощения железа у грамположительных бактерий только недавно стали исследоваться. В литературе относительно немного публикаций, посвященных этим аспектам физиологии и генетики возбудителя сибирской язвы, хотя B. anthracis представляет хорошую модель для изучения процессов приобретения железа благодаря
Для корреспонденции: Еременко Евгений Иванович, главный научный сотрудник лаборатории сибирской язвы ФКУЗ «Ставропольский противочумный институт» Роспотребнадзора, д-р мед. наук, профессор; 355035, г. Ставрополь, ул. Советская, 13-15; e-mail: ejer@mail.ru
многогранному жизненному циклу, состоящему из вне-и внутриклеточных фаз, и огромному потенциалу размножения в ходе инфекции [3].
Значительная доля пула железа сосредоточена в геме, который в свою очередь связан с белками хозяина, такими как гемоглобин. Обильное количество железа в геме делает гемоглобин идеальной молекулой для целевого извлечения железа во время инфекции. Идентифицировано 5 разных бактериальных систем поглощения гема [4].
Современная модель поглощения гема состоит из 4 событий: 1) эритроциты лизируются бактериальными ферментами с освобождением гемоглобина; 2) секрети-руемые гемофоры или поверхностные клеточные белковые рецепторы извлекают гем из гемоглобина хозяина; 3) извлеченный гем передается в цитозоль транспортерами бактериальной оболочки и 4) железо освобождается в цитоплазму из гемопорфирина под действием гем монооксигеназ (рис. 1).
Гемофоры. Бактериальные белки, которые получают гем из гемоглобина, называются гемофорами [1, 5-7]. Гемофоры, как правило, секретируются во внеклеточное пространство, где они экстрагируют гем из таких источников, как гемоглобин [8]. Затем связавший гем гемофор (голофермент) доставляет связанный железопорфирин к родственному рецептору на поверхности бактерии, что приводит к импорту гема в бактериальную клетку [9,
10]. Гем из гемоглобина также может достичь клеточной поверхности, реализуя механизмы, включающие рецепторы на клеточной стенке (грамположительные) или наружной мембране (грамотрицательные бактерии).
Роль NEAT-доменов гемофоров. Функции приобретения железа у белков IsdX1, IsdX2 и IsdC зависят от активности их домена NEAT (near-iron transporter) [2,
11]. Этот домен, состоящий из 125 аминокислот, консервативен у различных грамположительных бактерий, предполагается, что совместное действие нескольких доменов на поверхности бактерии приводит к переносу гема через клеточную стенку [3, 12—14]. Делеция генов, кодирующих некоторые NEAT-белки, приводит к снижению вирулентности B. anthracis и Staphylococcus aureus [15—17].
В 2002 г. в биоинформационном исследовании в геномах грамположительных бактерий были картированы гены, располагающиеся около предполагаемых сидерофоров-транспортеров Fe3+. Представлено первое описание NEAT-домена и установлено, что NEAT является доменом с вторичной Р-цепочечной структурой. Предполагалось, что содержащие NEAT белки закреплены в клеточной мембране и выходят на поверхность клеточной стенки [12]. Позднее показано, что NEAT-домены обеспечивают белкам грамположительных бактерий способность извлекать гемовое железо из гемоглобина или гаптоглобин-гемоглобинового комплекса
Рис. 1. Поглощение гема посредством NEAT-белков у B. anthracis.
Секретируемые гемофоры IsdXl и IsdX2 (с одним и пятью NEAT-доменами соответственно) извлекают гем из гемоглобина, при этом IsdXl способен переносить связанный гем на IsdX2 и присоединенный к клеточной стенке IsdC. Кроме того, поверхностный клеточный белок BslK связывет гем и направленно переносит его на IsdC. Роль BAS0520 в этом процессе неизвестна, но кодируемый им NEAT-домен предопределяет его вовлечение в приобретение гема. Затем IsdC может переправлять гем к IsdE в составе транспортера ABC-типа IsdEFD, который будет закачивать гем через клеточную мембрану, используя энергию гидролиза АТФ. IsdG, деградирующая гем монооксигеназа, деградирует гем, чтобы освободить атом железа. Сплошные стрелки показывают подтвержденные виды NEAT-NEAT взаимодействий, тогда как пунктирные линии представляют предполагаемые, но не изученные пути передачи гема между NEAT-доменами B. anthracis (из работы [Honsa E.S., Maresso A.W., 2011]).
вопреки ранее предположенной роли NEAT-доменов в связывании сидерофоров, а также что ПЕАТ-белки кова-лентно закреплены в клеточной стенке, а не в клеточной мембране [18].
Несмотря на то что первичная аминокислотная последовательность доменов может варьировать, все ПЕАТ-домены имеют высокое подобие на уровне вторичной структуры. ПЕАТ-домены должны состоять из восьми Р-цепей и маленькой 310-спирали (известной также как лип-регион или альфа-спираль), которая свернута с образованием гидрофобного связывающего гем кармана. В структуре комплекса гем-ЫС выявлен новый сайт для гема в иммуноглобулиноподобном ПЕАТ-домене и представлен связывающий гем механизм [19].
ЫХ1 образует иммуноглобулиноподобную складку, которая содержит, подобно другим ПЕАТ-белкам, 310 спираль около гем-связывающего сайта. Сайт-
специфический мутагенез внутри 3-спирали и в прилегающей области позволил идентифицировать аминокислотные остатки, важные для стабилизации гема и ассоциации домена с гемоглобином, при этом некоторые мутации нарушали обе функции, другие же влияли только на стабилизацию гема. Штамм B. anthracis, дефицитный по гемофору с мутациями IsdX1, которые уменьшают способность соединяться с гемоглобином и связывать гем, не способен восстанавливать рост в среде с гемоглобином в качестве единственного источника железа. Эти данные показывают, что 310-спираль важна для биологии NEAT-белка, а также что процессы соединения с гемоглобином и связывания гема могут быть как разъединены, так и спарены, при этом последняя функция необходима для максимального извлечения гема [20].
Хотя в работе 2002 г. был первоначально открыт и аннотирован NEAT-домен, кодируемый геномами нескольких грамположительных бактерий, оставался дефицит информации, относящейся к сохранению и распространению NEAT-доменов в царстве бактерий и к вопросу о том, ограничены ли эти домены только патогенными бактериями. При расширении начального биоинформационного анализа предсказанных доменов NEAT в направлении изучения их эволюции и сохранения функции получены данные, использованные для идентификации новых кандидатных доменов у патогенных и непатогенных бактерий. Проведен также поиск в наборах метагеномных данных, в частности в последовательностях из проекта «Микробиом человека» (Human Microbiome Project, HMP). Представлен всеобъемлющий филогенетический анализ 343 NEAT-доменов, кодируемых грамположительными бактериями, главным образом в пределах фила Firmicutes, за исключением видов Eggerthella (Actinobacteria) и неклассифицированных бактерий Mollicutes (Tenericutes). В базе данных HMP новых последовательностей NEAT идентифицировано не было. На основании филогении белковых последовательностей определены специфические группы NEAT-доменов, включая кластер новых NEAT-доменов клостридий. Были также идентифицированы микроорганизмы окружающей среды и почвенные микробы, кодирующие предполагаемые NEAT-белки. Биохимический анализ связывания гема NEAT-доменом из белка, кодируемого обитающего в почве Paenibacillus polymyxa, показал, что домен гомологичен по функции NEAT-доменам патогенных бактерий. В совокупности работа предоставляет первый глобальный биоинформационный анализ и филогенетические свидетельства того, что NEAT-домены функционально строго консервативны, независимо от группоспецифических различий на уровне последовательностей аминокислот. Эти выводы представят информацию, полезную для будущих проектов, касающихся структуры и функций NEAT-доменов, в частности у патогенных бактерий, которые еще предстоит изучить [18].
Особенности системы приобретения гемового железа у сибиреязвенного микроба
В отличие от других грамположительных бактерий, которые для перемещения гема используют связанные с бактериальной стенкой белки Isd, у B. anthracis в обеспечение прохождения гема, вероятно, вовлечены белки с доменами NEAT во внеклеточном окружении [2]. B. anthracis секретирует два гемофора (IsdX1 и IsdX2), которые получают гем из гемоглобина и содействуют росту бактерии в среде с низким содержанием железа [9, 11, 19]. IsdX1 переносит связанный им гем на IsdC, поверхностный NEAT-белок, ковалентно прикрепленный к пептидогликану клеточной стенки, передача гема
Рис. 2. Модель двух альтернативных систем приобретения железа, используемых Bacillus
anthracis в течение инфекции. а) i Споры попадают в легкие, где они фагоцитируются местными фагоцитами, инициируя ингаляционную сибирскую язву. ii Во время этой начальной внутриклеточной фазы вегетативные клетки B. anthracis синтезируют и секретируют 2 сидерофора, петробактин и бацил-либактин. iii Эти сидерофоры хелатируют запасы железа в фагоцитах для использования во время инфекции. б) i После того как B. anthracis выходит из фагоцитов для размножения во внеклеточном пространстве, эритроциты лизируются гемолизинами и цитолизинами. ii Гемоглобин (Hb) освобождается и предоставляет богатый пул железа для целевого использования сибиреязвенной бациллой. iii Затем железо-порфирингем извлекается из гемоглобина и переносится под действием NEAT-белков в клетку, где освобождаемое железо обеспечивает размножение бацилл (из работы [Honsa E.S., Maresso A.W., 2011]).
Три поверхностных регулируемых ионами железа белков Isd, содержащих транспортные NEAT домены (GBAA4789-7), составляют часть восьмичленного оперона B. anthracis. Связывающий гем белок GBAA4789 (IsdC), а также белки GBAA4788 (IsdJ) и GBAA4787 (IsdK) могут транслироваться с двух альтернативных перекрывающихся транскрипционных единиц. Белки Isd экспрес-сируются in vivo во время сибиреязвенной инфекции. Экспрессия in vitro регулируется ионами железа независимо от плазмид вирулентности pXOl и pX02, хотя их присутствие влияет на уровень ответа на концентрацию ионов железа. Экспрессия IsdC, J и K строго репрессируется при высокой концентрации С02 в условиях, оптимальных для экспрессии токсина и капсулы B. anthracis, предполагая, что эти белки Isd являются элементами «воздушного регулона» (air-regulon) сибиреязвенного микроба. Делеционные мутанты isdC, isdK или всего локуса isdCJK столь же вирулентны и патогенны для морских свинок, как и полностью вирулентный штамм Vollum дикого типа. Мутант с делецией isdC дефектен по секвестрации гемина, что согласуется с предыдущими биохимическими наблюдениями, тогда как мутант AisdK дефектен по поглощению гемоглобина [23].
Несколько грамположительных патогенных бактерий, включая B. anthracis, содержат гены, удаленные в геноме от генетически связанных локусов isd, которые кодируют белки с гомологией S-слоя (SLH), несущие NEAT-домен. Представлены свидетельства того,
опосредуется физической связью между донором и реципиентом [11, 21].
Детальное изучение секретируемых NEAT-гемофоров В. anthracis выявило, что ЫХ1 содержит один ПЕАТ-домен, тогда как ЫХ2 имеет 5 таких доменов, что является новым свойством гемофоров. Домены не идентичны по своим функциям приобретения и транспорта гема. Все 5 ПЕАТ-доменов связывают гем, при этом наибольшей аффиностью обладает домен 5. Все домены соединяются с гемоглобином, но только ПЕАТ1 и 5 могут экстрагировать гем из гемоглобина, вероятно, посредством специфического и активного процесса. ПЕАТ1, -3 и -4 переносят гем на связанный с бактериальной стенкой ПЕАТ-белок ЫС. Эти результаты показывают, что ЫХ2 обладает всеми свойствами, необходимыми для извлечения гема из организма хозяина и его транспорта к бактериальной клеточной стенке. Кроме того, полученные результаты дают основание предположить, что ЫХ2 может ускорять импорт железа, действуя в качестве своеобразной «гемовой губки», увеличивая размножение В. anthracis в обедненной железом среде [22].
что белок SLH связывает и направленно переносит гем к системе Ы через белок клеточной стенки ЫС. Эти данные предполагают, что система Ы может получать гем из нескольких входов, и отражают адаптацию В. апЛга^ к меняющимся резервуарам железа во время инфекции [24].
Модель использования двух альтернативных систем приобретения железа сибиреязвенным микробом на разных стадиях инфекции приведена на рис. 2.
В то время как делеция генов asb опосредуемого сидерофорами (Asb) биосинтетического транспортного пути для железа у В. anthracis приводит к снижению вирулентности, утрата трех поверхностных компонентов транспортного пути для железа с участием белков-гемофоров Ы не оказывает эффекта, оставляя открытым вопрос о том, какой дополнительный фактор В. anthracis ответственен за отторжение железа из гема. Недавно, описывая первую функциональную характеристику гена bas0520, причастность которого к прогрес-сированию сибиреязвенной инфекции установлена, выявили, что этот ген кодирует единственный ПЕАТ-домен и несколько богатых лейцином повторов. ПЕАТ-домен
связывает гем, несмотря на отсутствие стабилизирующего тирозина, общего для всего суперсемейства NEAT-гемопротеинов. NEAT-домен также соединяется с гемоглобином и может отнимать гем у гемоглобина в растворе. Наконец, делеция гена bas0520 делает бациллы не способными эффективно расти при наличии гема или гемоглобина в среде в качестве источника железа, сообщая им наиболее характерный фенотип, свойственный другим предполагаемым системам поглощения железа. Это определяет видную роль, которую белок BAS0520 играет в репликации B. anthracis в среде с гемосодер-жащими веществами. Поэтому этот белок получил обозначение Hal (heme-acquisition leucine-rich repeat protein, гем-приобретающий богатый лейцином белок). Эти данные расширяют наши представления о приобретении ге-ма сибиреязвенным микробом и оправдывают усилия по определению функции этого нового белка в разработке вакцины или в качестве ингибитора развития [25].
В процессе патогенеза сибирской язвы B. anthracis размножается в тканях позвоночных, достигая высоких концентраций. Этому росту способствует приобретение железа из гема хозяина. Однако приобретение гема может привести к накоплению токсических его количеств в B. anthracis. Показано, что B. anthracis сопротивляется токсичности гема посредством двух-компонентной сенсорной системы HssRS, которая регулирует экспрессию гем-детоксицирующего транспортера HrtAB. Сибиреязвенный микроб проявляет более выраженную функцию HssRs по сравнению с эволюционно близким S. aureus. Повышенная чувствительность к гему проявляется у B. anthracis, как и у других представителей рода Bacillus. Возбудитель сибирской язвы в осуществлении функции Hsss зависит от консервативных остатков в прежде не охарактеризованном сенсорном домене гистидинкиназы HssS. Регулирующий гем- и HssRS промотор hrtAB активируется во время сибирской язвы на модели мыши. Существует эволюционный консерватизм восприятия гема среди многочисленных грамположительных бактерий, объясняющий механизм устойчивость к гему у B. anthracis. Предполагается, что патогенные бактерии испытывают гемовый стресс во время инфекции [26].
Очевидно, что система приобретения гемового железа у сибиреязвенного микроба критична для роста in vivo и вирулентности, хотя данные, полученные с деле-ционными мутантами NEAT-белков, не дают ответа на вопрос о том, какие именно из них существенны для вирулентности микроба.
Заключение. Из-за ограниченности данных о системе приобретения гемового железа B. anthracis исследования в этом направлении представляются актуальными. Практическое применение знаний о функциях NEAT-доменов и гемофоров, механизмов и путей приобретения железа этим возбудителем особо опасной инфекции лежит в сфере разработки новых антибактериальных средств, направленных на блокирование приобретения железа сибиреязвенным микробом. Другой областью использования данных о гемофорах может быть конструирование новых вакцинных штаммов с высокой им-муногенностью на основе мутантных вариантов, дефицитных по потреблению гемового железа.
Это открывает перспективы совершенствования терапии и профилактики сибирской язвы.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Сведения об авторе:
Еременко Евгений Иванович (Eremenko Evgeniy
Ivanovich), гл. науч. сотр. лаб. сибирской язвы, д-р мед. наук, профессор; e-mail: ejer@mail.ru; 355035,
Ставрополь, ул. Советская, 13-15, ФКУЗ «Ставропольский
противочумный институт» Роспотребнадзора.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Wandersman C., Delepelaire P. Bacterial iron sources: from siderophores to hemophores. Annu. Rev. Microbiol. 2004; 58: 611-47.
2. Maresso A.W., Garufi G., Schneewind O. Bacillus anthracis secretes proteins that mediate heme acquisition from hemoglobin. PLoS Pathog. 2008; 22: 4, 8: e1000132. doi: 10.1371/journal. ppat.1000132.
3. Honsa E.S., Maresso A.W. Mechanisms of iron import in anthrax. Biometals. 2011; 24: 533-45.
4. Contreras H., Chim N., Credali A., Goulding C.W. Heme uptake in bacterial pathogens. Curr. Opin. Chem. Biol. 2014; 34-41. doi: 10.1016/j.cbpa.2013.12.014.
5. Letoffe S., Ghigo J.M., Wandersman C. Iron acquisition from heme and hemoglobin by a Serratia marcescens extracellular protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1994; 91: 9876-80.
6. Gao J.L., Nguyen K.A., Hunter N. Characterization of a hemophore-like protein from Porphyromonas gingivalis. J. Biol. Chem. 2010; 285: 40 028-38.
7. Yukl E.T., Jepkorir G., Alontaga A.Y., Pautsch L., Rodriguez J.C., Rivera M. et al. Kinetic and spectroscopic studies of hemin acquisition in the hemophore HasAp from Pseudomonas aeruginosa. Biochemistry. 2010; 49: 6646-54.
8. Cescau S., Cwerman H., Letoffe S., Delepelaire P., Wandersman C., Biville F. Heme acquisition by hemophores. Biometals. 2007; 20: 603-13.
9. Letoffe S., Nato F., Goldberg M.E., Wandersman C. Interactions of HasA, a bacterial haemophore, with haemoglobin and with its outer membrane receptor HasR. Mol. Microbiol. 1999; 33: 546-55.
10. Letoffe S., Omori K., Wandersman C. Functional characterization of the HasA (PF) hemophore and its truncated and chimeric variants: determination of a region involved in binding to the hemophore receptor. J. Bacteriol. 2000; 182: 4401-5.
11. Maresso A.W., Chapa T.J., Schneewind O. Surface protein IsdC and sortase B are required for heme-iron scavenging of Bacillus anthra-cis. J. Bacteriol. 2006; 188: 8145-52.
12. Andrade M.A., Ciccarelli F.D., Perez-Iratxeta C., Bork P. NEAT: a domain duplicated in genes near the components of a putative Fe3+ siderophore transporter from Gram-positive pathogenic bacteria. Genome Biol. 2002; 3 (9): RESEARCH 0047.1-0047.5.
13. Grigg J.C., Ukpabi G., Gaudin C.F., Murphy M.E. Structural biology of heme binding in the Staphylococcus aureus Isd system. J. Inorg. Biochem. 2010; 104: 341-8.
14. Ouattara M., Cunha E.B., Li X., Huang Y.S., Dixon D., Eichenbaum Z. Shr of group A streptococcus is a new type of composite NEAT protein involved in sequestering haem from methaemoglobin. Mol. Microbiol. 2011; 78: 739-56.
15. Torres V.J., Pishchany G., Humayun M., Schneewind O., Skaar E.P. Staphylococcus aureus IsdB is a hemoglobin receptor required for heme iron utilization. J. Bacteriol. 2006; 188: 8421-9.
16. Kim H.K., DeDent A., Cheng A.G., McAdow M., Bagnoli F., Mis-siakas D.M. et al. IsdA and IsdB antibodies protect mice against Staphylococcus aureus abscess formation and lethal challenge. Vaccine. 2010; 28: 6382-92.
17. Carlson P.E., Jr., Carr K.A., Janes B.K., Anderson E.C., Hanna P.C. Transcriptional profiling of Bacillus anthracis Sterne (34F2) during iron starvation. PLoS One. 2009; 4: e6988.
18. Honsa E. S., Maresso A. W., Highlander S.K. Molecular and evolutionary analysis of NEAr-Iron Transporter (NEAT) domains. PLoS One. 2014; 9 (8): e104794.doi: 10.1371/journal.pone.0104794.
19. Sharp K.H., Schneider S., Cockayne A., Paoli M. Crystal structure of the heme-IsdC complex, the central conduit of the Isd iron/heme uptake system in Staphylococcus aureus. J. Biol. Chem. 2007; 282: 10 625-31.
20. Ekworomadu M.T., Poor C.B., Owens C.P., Balderas M.A., Fabian M., Olson J.S. et al. Differential function of lip residues in the mechanism and biology of an anthrax hemophore. PLoS Pathog. 2012; 8 (3): e1002559. doi: 10.1371/journal.ppat.1002559.
21. Fabian M., Solomaha E., Olson J. S., Maresso A. W. Heme transfer to the bacterial cell envelope occurs via a secreted hemophore in the gram-positive pathogen Bacillus anthracis. J. Biol. Chem. 2009; 284: 32 138-46.
22. Honsa E.S., Fabian M., Cardenas A.M., Olson J.S., Maresso A.W. The five near-iron transporter (NEAT) domain anthrax hemophore,
IsdX2, scavenges heme from hemoglobin and transfers heme to the surface protein IsdC. J. Biol. Chem. 2011; 286 (38): 33 652-60.
23. Gat O., Zaide G., Inbar I., Grosfeld H., Chitlaru Т., Levy H., Shaffer-man A. Characterization of Bacillus anthracis iron-regulated surface determinant (Isd) proteins containing NEAT domains. Mol. Microbiol. 2008; 70 (4): 983-99.
24. Tarlovsky Y., Fabian M., Solomaha E., Honsa E., Olson J.S., Ma-resso A.W. A Bacillus anthracis S-layer homology protein that binds heme and mediates heme delivery to IsdC. J. Bacteriol. 2010; 192: 3503-11.
25. Balderas M.A., Nobles C.L., Honsa E.S., Alicki E.R., Maresso A.W. Hal Is a Bacillus anthracis heme acquisition protein. J. Bacteriol. 2012; 20: 5513-21.
26. Stauff D.L., Skaar E.P. Bacillus anthracis HssRS signalling to HrtAB regulates haem resistance during infection. Mol. Microbiol. 2009; 72: 763-78.
Поступила 25.02.16
Eremenko EI.
BACILLUS ANTHRACIS SYSTEM FOR ACQUISITION OF HEME-BOUND IRON
Federal Government Health Institution "Stavropol Plague Control Research Institute", Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 355035, Stavropol, Russian Federation
In Bacillus anthracis, an alternative to the use of chelating agents (siderophores) for acquiring iron consists in using a system of hemo-phores and transporter proteins for scavenging hemes from hemoglobin and delivering them into the bacterial cell. B. anthracis utilizes the siderophore-mediated way of acquiring iron predominantly at the intracellular stage of its development; the system of hemophores and transporter proteins is used at the extracellular stage of anthrax infection. The structure, genetic organization and functions of the system for the heme iron acquisition in B. anthracis, understanding of which may facilitate development of new therapies for anthrax, are discussed.
Key words: hemophores, iron intake, virulence ofB. anthracis.
For citation: Eremenko E.I. Bacillus Anthracis system for acquisition of heme-bound iron. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya (Molecular Genetics, Microbiology and Virology 2017; 35(1): 3-7. (Russian). DOI 10.18821/0208-0613-2017-35-1-3-7.
For correspondence: Evgenii Ivanovich Eremenko, senior researcher, Laboratory of anthrax, Federal Government Health Institution "Stavropol Plague Control Research Institute", Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 355035, Stavropol, Russian Federation; E-mail: ejer@mail.ru
Acknowledgments. The study had no sponsor support. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017 УДК 579.842.15:579.253:577.21.083.18
Светоч Т.Э., Дентовская С.В., Светоч Э.А. МОЛЕКУЛЯРНОЕ ТИПИРОВАНИЕ шТАММОВ SHIGELLA
ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора, 142279,
Оболенск, Московская область
Шигеллезы продолжают оставаться серьезной медицинской проблемой для многих стран мира, особенно для развивающихся государств. В последние годы молекулярно-генетические методы все больше заменяют традиционные фенотипические подходы при расследовании случаев шигеллезной инфекции. В настоящем обзоре рассматриваются существующие методы молекулярно-генетического типирования шигелл, области их применения, критерии выбора в соответствии с целью исследования, их недостатки и преимущества.
Ключевые слова: Shigellaspp.;методыгенотипирования; дискриминирующая способность; молекулярная эпидемиология.
Для цитирования: Светоч Т.Э., Дентовская С.В., Светоч Э.А. Молекулярное типирование штаммов Shigella. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология 2017; 35 (1): 7-11. DOI 10.18821/0208-0613-2017-35-1-7-11.
Введение
Шигеллезы - серьезная медицинская проблема для многих развивающихся государств. Однако вспышки и спорадические случаи инфекции нередко отмечают и в экономически развитых странах. В мире ежегодно регистрируют около 165 млн случаев шигеллеза, причем 2/3 заболевших - это дети в возрасте до 5 лет. Подавляющее большинство зарегистрированных случаев заболевания приходится на страны Азии. Ежегодно от шигеллеза умирают 1,1 млн человек [1, 2]. В Российской Федерации шигеллез на сегодняшний день занимает одно из ведущих мест в структуре заболеваемости острыми кишечными инфекциями. В последнее время особую озабоченность вызывает рост регистрируемых очагов груп-
Для корреспонденции: Дентовская Светлана Владимировна (Dentovskaya Svetlana Vladimirovna), д.м.н., зав. лаб. микробиологии чумы; e-mail: dentovskaya@yandex.ru
повой заболеваемости шигеллезом, где большую долю пораженных составляют дети в возрасте до 17 лет, что требует совершенствования системы мер предупреждения и мониторинга заболевания.
Возбудитель шигеллеза впервые обнаружен в 1896 г. при расследовании вспышки sekiri (дизентерии) японским микробиологом K. Shiga [3], который выделил специфический микроб из фекалий больных и назвал его Bacillus disenteriae (в настоящее время - Shigella disenteriae типа 1). По современной номенклатуре рассматриваемый микроорганизм относят к роду Shigella (род назван в честь первооткрывателя), к трибе Escherichia в семействе Enterobacteriaceae, поскольку шигеллы генетически очень близки виду Escherichia coli, особенно группе энтероинвазивных эшерихий [4].
Род Shigella включает в себя 4 вида (серогруппы): S. dysenteriae (серогруппа А, состоит из 13 серотипов), S. flexneri (серогруппа В, состоит из 15 серотипов, включая субтипы), S. boydii (серогруппа C, состоит из 18 серотипов), и S. sonnei (серогруппа D, состоит из единственного серотипа). В основе разделения шигелл на виды и серотипы лежат различия в биохимических свойствах и структуре О-полисахаридов наружной мембраны бактерий. Из четырех видов шигелл S. dysenteriae известна как причина эпидемий, нередко случавшихся в XX веке. S. flexneri и S. sonnei, как правило, ответственны за эндемические вспышки дизентерии, которые часто регистрируют в настоящее время во многих странах мира. S. boydii гораздо реже, нежели S. flexneri и S. son-nei, являются причиной шигеллезной инфекции, большинство случаев которой отмечаются на территории Индостана [5].
Для эпидемиологического анализа вспышек шигел-лезной инфекции, а именно установления источника,
