Дуванова Ольга Викторовна
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
Olga V. Duvanova
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Российская Федерация, 344002, Ростов-на-Дону, ул. М . Горького, 117/40
117/40, M. Gor’kogo St., Rostov-on-Don, 344002, Russian Federation
Цель работы – изучение структуры гена алкилсульфатазы (asu) у штаммов Vibrio cholerae различных серогрупп, а также сравнение нуклеотидных и аминокислотных последовательностей алкилсульфатаз с использованием различных методов биоинформационного анализа.
Материалы и методы. В работе использовали 483 штамма V. cholerae серогрупп О1, О139 и nonO1/nonO139. Поиск гена, его копийность и локализацию проводили с помощью программы Blast. Нуклеотидную и соответствующую аминокислотную последовательности гена, а также его структуру изучали с помощью биоинформационного анализа. Секвенирование проводили на платформе MiSeq (Illumina). Ферментативную активность детектировали с использованием среды, подтверждая наличие/отсутствие гена методом ПЦР in vitro и in silico.
Результаты и обсуждение. Проведен биоинформационный анализ нуклеотидной и соответствующей аминокислотной последовательностей гена asu и изучена его структура. В структуре гена выявлено четыре функциональных домена. В бета-лактамазном домене обнаружена консервативная аминокислотная последовательность -HAHADH- у всех штаммов холерных вибрионов, входящая в Zn2+-связывающий мотив. Установлено, что алкилсульфатаза холерных вибрионов относится к семейству Zn2+-зависимых-β-лактамаз. Blast-анализ выявил сходство нуклеотидных и аминокислотных последовательностей алкилсульфатаз представителей V. cholerae серогрупп O1 и O139 (ctxAB+tcpA+) с представителями родов Aeromonas и Pseudomonas, что совпало с данными 3D-моделирования структур аминокислотных последовательностей фермента алкилсульфатазы у этих микроорганизмов. Биоинформационный анализ нуклеотидных и аминокислотных последовательностей алкилсульфатаз у холерных вибрионов выявил их консервативность у токсигенных штаммов и наличие ряда единичных мутаций в гене asu у атоксигенных. Наличие или отсутствие гена asu установлено методом ПЦР in vitro и in silico и подтверждено результатами, полученными с помощью программы Blast. Продемонстрировано, что наличие/отсутствие гена asu коррелирует со способностью/неспособностью штаммов О139-серогруппы гидролизовать додецилсульфат натрия (SDS) на среде. Эти данные могут быть использованы в изучении механизмов, лежащих в основе адаптации/персистенции и патогенности холерных вибрионов.
The aim of the work was to study the structure of the alkyl sulfatase (asu) gene in Vibrio cholerae strains of various serogroups, as well as to compare nucleotide and amino acid sequences of alkyl sulfatases using various methods of bioinformatic analysis.
Materials and methods. 483 strains of V. cholerae O1, O139 and nonO1/nonO139 serogroups were employed in the work. The search for the gene, its recurrence, and localization was carried out applying the Blast software. The nucleotide and corresponding amino acid sequences of the gene, as well as its structure, were studied using bioinformatic analysis. Sequencing was performed on the MiSeq (Illumina) platform. The enzymatic activity was detected using a medium, confirming the presence/absence of the gene by PCR in vitro and in silico.
Results and discussion. Bioinformatic analysis of the nucleotide and corresponding amino acid sequences of the asu gene has been carried out and its structure investigated. Four functional domains have been identified. In the beta-lactamase domain, a conservative amino acid sequence -HAHADH- has been found in all strains of cholera vibrios, which is part of the Zn2+ binding motif. It has been established that the alkyl sulfatase of cholera vibrios belongs to the family of Zn2+-dependent β-lactamases. Blast analysis has revealed the similarity of nucleotide and amino acid sequences of alkyl sulfatases in representatives of V. cholerae O1 and O139 serogroups (ctxAB+tcpA+) and representatives of the genera Aeromonas and Pseudomonas, which is in the line with the data of 3D modeling of the amino acid sequence structures of the alkyl sulfatase enzyme in these microorganisms. The bioinformatic analysis of nucleotide and amino acid sequences of alkyl sulfatases in cholera vibrios has showed the conservativeness of these sequences in toxigenic strains and the presence of a number of single mutations in the asu gene in atoxigenic ones. The presence or absence of the asu gene has been established by PCR in vitro and in silico and confirmed by the results obtained using the Blast program. It is demonstrated that the presence/absence of the asu gene correlates with the ability/inability of O139 strains to hydrolyze SDS on the medium. These results can be used in studying mechanisms of cholera vibrios adaptation, persistence and pathogenicity.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.