microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2024-3-81-87microbe-2044Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВлияние азоксимера бромида при добавлении в среду культивирования Yersinia pestis EV НИИ ЭГ на отдельные геномные и протеомные характеристики штаммаEffect of Azoximer Bromide on Individual Genomic and Proteomic Characteristics of the Strain during Cultivation of Yersinia pestis EV NIIEGhttps://orcid.org/0000-0002-9994-7936ГончароваА. Ю.GoncharovaA. Yu.

Гончарова Анастасия Юрьевна

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

Anastasia Yu. Goncharova

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

rusrapi@microbe.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7548-4845БугорковаС. А.BugorkovaS. A.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0003-1803-4156АбдрашитоваА. С.AbdrashitovaA. S.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0003-3261-6128ЩербаковаН. Е.ShcherbakovaN. E.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-4909-2394КрасновЯ. М.KrasnovYa. M.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0002-8986-3640ГерманчукВ. Г.GermanchukV. G.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

ДевдарианиЗ. Л.DevdarianiZ. L.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

ШвиденкоИ. Г.ShvidenkoI. G.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0001-8995-0894ЩуковскаяТ. Н.ShchukovskayaT. N.

Российская Федерация, 410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005, Russian Federation

ФКУН «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian Federation202430092024038187Copyright © Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Абдрашитова А.С., Щербакова Н.Е., Краснов Я.М., Германчук В.Г., Девдариани З.Л., Швиденко И.Г., Щуковская Т.Н., 20242024Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Абдрашитова А.С., Щербакова Н.Е., Краснов Я.М., Германчук В.Г., Девдариани З.Л., Швиденко И.Г., Щуковская Т.Н.Goncharova A.Y., Bugorkova S.A., Abdrashitova A.S., Shcherbakova N.E., Krasnov Y.M., Germanchuk V.G., Devdariani Z.L., Shvidenko I.G., Shchukovskaya T.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/2044

Цель исследования – изучение влияния иммуноадъюванта азоксимера бромида (полиоксидоний, ПО) при добавлении его в среду культивирования на отдельные молекулярно-генетические и протеомные особенности штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ. Материалы и методы. Y. pestis EV НИИЭГ выращивали при 28 °С в течение 48 ч на агаре LB, рН 7,2 (Miller), как с ПО (EV+ПО), так и без (EV). Полногеномное секвенирование штаммов EV и EV+ПО проводили на платформе II поколения Ion S5 XG. Полногеномный SNP-анализ и поиск маркерных SNPs осуществляли в программе Wombac 2.0. Снятие масс-спектров экстрактов клеток Y. pestis EV и EV+ПО проводили на масс-спектрометре Microflex LT. Протективные свойства тестируемых культур оценивали по интегральному показателю ImD50 на мышах BALB/c при заражении Y. pestis 231(708). Результаты и обсуждение.

При сравнительном анализе в структуре генома штаммов Y. pestis EV+ПО делеций, инсерций и единичных нуклеотидных замен, приводящих к нарушению продукции факторов патогенности, иммуногенности и обеспечения жизнедеятельности возбудителя чумы, не обнаружено. Методом MALDI-TOF масс-спектрометрии установлено, что у штаммов Y. pestis EV+ПО изменяется интенсивность 22 % от общего количества пиков в диапазоне 2000–20000 Да. Основная часть измененных пиков относится по банку белков UniProtKB к не охарактеризованным протеинам и метаболическим белкам. При этом у культур, выращенных с добавлением ПО, ImD50 в 2–3,3 раза ниже, чем у Y. pestis EV. Таким образом, добавление ПО в среду культивирования Y. pestis EV НИИЭГ не вызывает изменений в генах факторов патогенности и обеспечения жизнедеятельности возбудителя чумы, но модулирует ее белковый профиль, что сопровождается повышением протективного потенциала вакцинного штамма.

The aim of the work was to study the effect of the azoximer bromide immunoadjuvant (polyoxidonium, PO) on certain molecular-genetic and proteomic properties of Yersinia pestis EV NIIEG strain, when added to the culture medium. Materials and methods. Y. pestis EV NIIEG was grown at 28 °C for 48 hours on LB agar pH 7.2 (Miller), with and without PO (EV+PO). Whole-genome sequencing of EV and EV+PO strains was performed on the Ion S5 XG generation II platform. Whole-genome SNP analysis and search for marker SNPs were conducted in the Wombac 2.0 program. Mass-spectra of Y. pestis EV extracts and EV+PO cells were recorded using a Microflex LT mass spectrometer. Protective properties of the test cultures were evaluated by the integral ImD50 index in BALB/c mice when infected with Y. pestis 231(708). Results and discussion. Comparative analysis has not revealed deletions, insertions and single nucleotide polymorphisms in the structure of Y. pestis EV+PO strain genome leading to a violation of the production of pathogenicity, immunogenicity and ensuring the vital activity factors of the plague pathogen. The MALDI-TOF mass spectrometry has shown that Y. pestis EV+PO strains changed the intensity of 22 % of the total number of peaks in the range of 2000–20000 Da. Most of the altered peaks in the UniProtKB protein bank belong to uncharacterized proteins and metabolic proteins. At the same time, the ImD50 was 2–3.3 times lower in cultures grown with the addition of PO than in Y. pestis EV. Thus, the addition of PO to Y. pestis EV NIIEG culture medium does not cause changes in the genes of pathogenicity and vital activity support factors of plague pathogen, but modulates its protein profile, which is accompanied by an increase in the protective potential of the EV vaccine strain.

чумачумная вакцинаY. pestis EV НИИЭГазоксимера бромидсеквенированиемасс-спектрометрияplagueplague vaccineY. pestis EV NIIEGazoxymer bromidesequencingmass spectrometryReferencesМикшис Н.И., Кутырев В.В. Современное состояние проблемы разработки вакцин для специфической профилактики чумы. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; 1:50–63. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-1-50-63.Mikshis N.I., Kutyrev V.V. [Current state of the problem of vaccine development for specific prophylaxis of plague]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2019; (1):50–63. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-1-50-63.Гостищева С.Е., Абзаева Н.В., Ракитина Е.Л., Пономаренко Д.Г., Костюченко М.В., Катунина Л.С., Логвиненко О.В., Иванова Г.Ф., Курилова А.А. Сравнительный анализ иммуногенной активности чумной вакцины в зависимости от среды выращивания. Проблемы особо опасных инфекций. 2021; 2:148–51. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-2-148-151.Gostishcheva S.E., Abzaeva N.V., Rakitina E.L., Ponomarenko D.G., Kostyuchenko M.V., Katunina L.S., Logvinenko O.V., Ivanova G.F., Kurilova A.A. [Comparative analysis of the immunogenic activity of the plague vaccine depending on the growing medium]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2021; (2):148–51. DOI: 10.21055/0370-1069-2021-2-148-151.Гостищева С.E., Абзаева Н.В., Иванова Г.Ф., Катунина Л.С., Ростовцева Д.В., Костроминов А.B. Мониторинг стабильности вакцины чумной живой, приготовленной с использованием питательной среды на основе гидролизата кукурузного экстракта сгущенного. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; 4:37–40. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-4-37-40.Gostishcheva S.E., Abzaeva N.V., Ivanova G.F., Katunina L.S., Rostovtseva D.V., Kostrominov A.V. [Monitoring of stability of the live plague vaccine produced using condensed corn steep extract hydrolysate-based nutrient medium]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2019; (4):37–40. DOI: 10.21055/0370-1069-2019-4-37-40.Щуковская Т.Н., Бугоркова С.А., Гончарова А.Ю., Кудрявцева О.М. Способ повышения иммуногенности вакцинного штамма чумного микроба. Патент РФ № 2727258, опубл. 21.07.2020. Бюл. № 21.Shchukovskaya T.N., Bugorkova S.A., Goncharova A.Yu., Kudryavtseva O.M. [Method for increasing immunogenicity of a vaccine strain of plague microbe]. RF Patent No. 2727258, publ. 21 July 2020. Bull. No. 21.Пинегин Б.В., Некрасов А.В., Хаитов Р.М. Иммуномодулятор полиоксидоний: механизмы действия и аспекты клинического применения. Цитокины и воспаление. 2004; 3(3):41–7.Pinegin B.V., Nekrasov A.V., Khaitov R.M. [Polyoxidonium immunomodulator: mechanisms of action and aspects of clinical use]. Tsitokiny i Vospalenie [Cytokines and Inflammation]. 2004; 3(3):41–7.Петров Р.В., Хаитов Р.М., Некрасов А.В., Аттаулаханов Р.И., Пучкова Н.Г., Иванова А.С., Пинегин Б.В., Хамидуллина К.Ф., Дамбаева С.В., Климова C.В. Поликсидоний: механизм действия и клиническое применение. Медицинская иммунология. 2000; 2(3):271–8.Petrov R.V., Khaitov R.M., Nekrasov A.V., Attaulakhanov R.I., Puchkova N.G., Ivanova A.S., Pinegin B.V., Khamidullina K.F., Dambaeva S.V., Klimova S.V. [Polyoxidonium – mechanisms of action and clinical relevance]. Meditsinskaya Immunologiya [Medical Immunollogy]. 2000; 2(3):271–8.Каральник Б.В., Пономарева Т.С., Дерябин П.Н., Денисова Т.Г., Мельникова Н.Н., Тугамбаев Т.И., Атшабар Б.Б., Закарян С.Б. Влияние иммуномодуляции на иммуногенную и протективную активность живой чумной вакцины. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014; 6:108–12.Karal’nik B.V., Ponomareva T.S., Deryabin P.N., Denisova T.G., Mel’nikova N.N., Tugambaev T.I., Atshabar B.B., Zakaryan S.B. [Effect of immune modulation on immunogenic and protective activity of a live plague vaccine]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2014; (6):108–12.Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Кудрявцева О.М., Кожевников В.А., Кравцов А.Л., Каштанова Т.Н., Щуковская Т.Н. Экспериментальная оценка эффективности применения вакцинного штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ в сочетании с иммуномодуляторами. Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 2:71–7. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-2-71-77.Goncharova A.Yu., Bugorkova S.A., Kudryavtseva O.M., Kozhevnikov V.A., Kravtsov A.L., Kashtanova T.N., Shchukovskaya T.N. [Experimental evaluation of application of the vaccine strain Yersinia pestis EV NIIEG in combination with immune-modulators]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; (2):71–7. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-2-71-77.Щуковская Т.Н., Гончарова А.Ю., Бугоркова С.А., Ерохин П.С., Кудрявцева О.М. Оценка действия азоксимера бромида (полиоксидония) на адгезивные свойства вакцинного штамма Yersinia pestis EV НИИЭГ по данным атомно-силовой микроскопии. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021; 98(3):298–307. DOI: 10.36233/0372-9311-93.Shchukovskaya T.N., Goncharova A.Y., Bugorkova S.A., Erokhin P.S., Kudryavtseva O.M. [Evaluation of azoximer bromide (polyoxidonium) influence on the adhesive properties of the Yersinia pestis EV NIIEG vaccine strain by atomic force microscopy]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2021; 98(3):298–307. DOI: 10.36233/0372-9311-49.Lasch P., Drevinek M., Nattermann H., Grunow R., Stämmler M., Dieckmann R., Schwecke T., Naumann D. Characterization of Yersinia using MALDI-TOF mass spectrometry and chemometrics. Anal. Chem. 2010; 82(20):8464–75. DOI: 10.1021/ac101036s.Lasch P., Drevinek M., Nattermann H., Grunow R., Stämmler M., Dieckmann R., Schwecke T., Naumann D. Characterization of Yersinia using MALDI-TOF mass spectrometry and chemometrics. Anal. Chem. 2010; 82(20):8464–75. DOI: 10.1021/ac101036s.Авдеева Ж.И., Алпатова Н.А., Акользина С.Е., Медуницын Н.В. Цитокины и вакцины. Тихоокеанский медицинский журнал. 2009; 3:22–7.Avdeeva Zh.I., Alpatova N.A., Akolzina S.E., Medunitsyn N.V. [Cytokines and vaccines]. Tikhookeanskij Meditsinkijj Zhurnal [Pacific Medical Journal]. 2009; (3):22–7.Bove C.G., De Angelis M., Gatti M., Calasso M., Neviani E., Gobbetti M. Metabolic and proteomic adaptation of Lactobacillus rhamnosus strains during growth under cheese-like environmental conditions compared to de Man, Rogosa, and Sharpe medium. Proteomics. 2012; 12(21):3206–18. DOI: 10.1002/pmic.201200157.Bove C.G., De Angelis M., Gatti M., Calasso M., Neviani E., Gobbetti M. Metabolic and proteomic adaptation of Lactobacillus rhamnosus strains during growth under cheese-like environmental conditions compared to de Man, Rogosa, and Sharpe medium. Proteomics. 2012; 12(21):3206–18. DOI: 10.1002/pmic.201200157.Seibold E., Maier T., Kostrzewa M., Zeman E., Splettstoesser W. Identification of Francisella tularensis by wholecell matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry: fast, reliable, robust, and cost-effective differentiation on species and subspecies levels. J. Clin. Microbiol. 2010; 48(4):1061–9. DOI: 10.1128/JCM.01953-09.Seibold E., Maier T., Kostrzewa M., Zeman E., Splettstoesser W. Identification of Francisella tularensis by wholecell matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry: fast, reliable, robust, and cost-effective differentiation on species and subspecies levels. J. Clin. Microbiol. 2010; 48(4):1061–9. DOI: 10.1128/JCM.01953-09.Крылов Д.А., Чайникова И.Н., Перунова Н.Б., Челпаченко О.Е., Паньков А.С., Смолягин А.И., Валышев А.В. Влияние иммуномодулятора полиоксидония на биологические свойства микроорганизмов. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2003; 4:74–8.Krylov D.A., Chaynikova I.N., Perunova N.B., Chelpachenko O.E., Pan’kov A.S., Smolyagin A.I., Valyshev A.V. [Effect of a polyoxydonium immunoregulator on the biological properties of microorganisms]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2003; (4):74–8.Харсеева Г.Г., Москаленко Е.П., Алутина Э.Л., Бревдо А.М. Влияние полиоксидония на адгезивные свойства Corynebacterium diphtheriae. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2009; 2:11–5.Kharseeva G.G., Moskalenko E.P., Alutina E.L., Brevdo A.M. [Influence of polyoxydonium on adhesive properties of Corynebacterium diphtheriae]. Zhurnal Mikrobiologii, Epidemiologii i Immunobiologii [Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology]. 2009; (2):11–5.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.