microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2026-2-62-69microbe-2345Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESУточнение систематического положения представителя рода Escherichia, выделенного из почвыClarification of the Systematic Position of a Representative of the Genus Escherichia Isolated from Soilhttps://orcid.org/0000-0001-9988-6312АгафоноваЕ. Ю.AgafonovaE. Yu.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

rusrapi@microbe.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9190-099XНарышкинаЕ. А.NaryshkinaE. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0002-5289-7783ШараповаН. А.SharapovaN. A.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0001-7190-4427ФедоровА. В.FedorovA. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0002-7171-855XПроскуряковаМ. В.ProskuryakovaM. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

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

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

https://orcid.org/0000-0001-5308-0022ОсинА. В.OsinA. V.

410005, Саратов, ул. Университетская, 46

46, Universitetskaya St., Saratov, 410005

Российский научно-исследовательский противочумной институт «Микроб»РоссияRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”Russian Federation202622072026026269Copyright © Агафонова Е.Ю., Нарышкина Е.А., Шарапова Н.А., Федоров А.В., Проскурякова М.В., Щербакова Н.Е., Осин А.В., 20262026Агафонова Е.Ю., Нарышкина Е.А., Шарапова Н.А., Федоров А.В., Проскурякова М.В., Щербакова Н.Е., Осин А.В.Agafonova E.Y., Naryshkina E.A., Sharapova N.A., Fedorov A.V., Proskuryakova M.V., Shcherbakova N.E., Osin A.V.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/2345

Цель работы – изучение фенотипических и генетических свойств Escherichia marmotae и филогенетических взаимоотношений с ранее описанными штаммами данного вида. Материалы и методы. Культуры микроорганизмов выращивали на агаре LB при 37 °С. Определяли биохимическую (API 20 E), каталазную, оксидазную и гемолитическую активность. Оценку чувствительности к антимикробным препаратам проводили дискодиффузионным методом. Подтверждение видовой идентификации осуществляли методом MALDI-TOF MS. На платформе MGI выполняли полногеномное секвенирование и последующий SNP-анализ. Результаты и обсуждение. Исследуемый штамм имеет следующие характеристики: грамотрицательные короткие слабоподвижные палочки; на среде Эндо формирует мелкие, ярко-малиновые с металлическим блеском колонии, на кровяном агаре – γ-гемолиз; оксидазоотрицательный, каталазоположительный. В геноме присутствует ряд важных маркеров, определяющих патогенность: сидерофоры, фактор вирулентности virK, фимбрии I типа, yad-фимбрии, амилоидные белки curli, гены системы секреции 3-го типа. Выявлена фенотипическая резистентность к цефиксиму, имипенему, гентамицину, тобрамицину, амикацину. Генетически штамм наиболее близок к изоляту, выделенному в Китае в 2012 г., и не имеет близкого родства со штаммами, выделенными на территории РФ в 2021 г. Филогеномный анализ штаммов E. marmotae показал дисперсную структуру изолятов различного происхождения, без четких закономерностей относительно географического происхождения или принадлежности к определенным видам животных. Таким образом, штаммы вида E. marmotae являются практически неотличимыми по фенотипическим признакам от Escherichia coli. Надежная идентификация штаммов E. marmotae возможна с помощью MALDI-TOF MS, секвенирования 16S рРНК или полного генома.

The aim of the work was to investigate the phenotypic and genetic properties of Escherichia marmotae and its phylogenetic relationships with previously described strains of this species. Materials and methods. Microorganism cultures were grown on LB agar at 37 °C. Biochemical (API 20 E), catalase, oxidase, and hemolytic activities were determined. Antibiotic susceptibility was assessed using the disk diffusion method. Species identification was established applying the MALDI-TOF MS method. Whole genome sequencing was performed on the MGI platform with subsequent SNP analysis. Results and discussion. The strain under study has the following characteristics: gram-negative short, weakly motile rods; small, bright crimson colonies with a metallic sheen are formed on Endo medium, on blood agar – γ-hemolysis; oxidase-negative, catalase-positive. The genome contains a number of important markers that determine pathogenicity: siderophores, the virulence factor virK, type I fimbriae, yad fimbriae, curli amyloid proteins, and type III secretion system genes. Phenotypic resistance to cefixime, imipenem, gentamicin, tobramycin, and amikacin has been identified. Genetically, the strain is most closely related to the isolate obtained in China in 2012 and is not closely related to strains isolated in the Russian Federation in 2021. Phylogenomic analysis of E. marmotae strains revealed a dispersed structure of isolates of various origins, with no clear patterns regarding geographic origin or affiliation with specific animal species. Thus, strains of the E. marmotae species are virtually indistinguishable from Escherichia coli based on phenotypic characteristics. Reliable identification of E. marmotae strains is possible using MALDI-TOF MS, 16S rRNA sequencing, or whole genome sequencing.

Escherichia spp.Escherichia marmotaeидентификациясвойства штаммовEscherichia spp.Escherichia marmotaeidentificationstrain propertiesReferencesChmel M., Ježek P., Šafránková R., Ileninová Z., Vlasatá V., Mališová L. Escherichia marmotae: a multidrug-resistant opportunistic human pathogen – first clinical isolation in the Czech Republic. Folia Microbiol. (Praha). 2025. DOI: 10.1007/s12223-025-01267-3.Chmel M., Ježek P., Šafránková R., Ileninová Z., Vlasatá V., Mališová L. Escherichia marmotae: a multidrug-resistant opportunistic human pathogen – first clinical isolation in the Czech Republic. Folia Microbiol. (Praha). 2025. DOI: 10.1007/s12223-025-01267-3.Воробьев А.А., Быков А.С., редакторы. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учеб. пособие для студентов медицинских вузов. М.: Медицинское информационное агентство; 2003. С. 43–4.Vorobiev A.A., Bykov A.S., editors. [Atlas of Medical Microbiology, Virology, and Immunology: Textbook for Students of Medical Universities]. Moscow: Medical Information Agency; 2003. P. 43–4.Allocati N., Masulli M., Alexeyev M.F., Di Ilio C. Escherichia coli in Europe: an overview. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2013; 10(12):6235–54. DOI: 10.3390/ijerph10126235.Allocati N., Masulli M., Alexeyev M.F., Di Ilio C. Escherichia coli in Europe: an overview. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2013; 10(12):6235–54. DOI: 10.3390/ijerph10126235.Gomes T.A.T., Ooka T., Hernandes R.T., Yamamoto D., Hayashi T. Escherichia albertii pathogenesis. EcoSal. Plus. 2020; 9(1):10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019. DOI: 10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019.Gomes T.A.T., Ooka T., Hernandes R.T., Yamamoto D., Hayashi T. Escherichia albertii pathogenesis. EcoSal. Plus. 2020; 9(1):10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019. DOI: 10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019.Shah A., Alam S., Kabir M., Fazal S., Khurshid A., Iqbal A., Khan M.M., Khan W., Qayyum A., Hussain M., El Askary A., Gharib A.F., Elesawy B.H., Bibi Y. Migratory birds as the vehicle of transmission of multi drug resistant extended spectrum β-lactamase producing Escherichia fergusonii, an emerging zoonotic pathogen. Saudi J. Biol. Sci. 2022; 29(5):3167–76. DOI: 10.1016/j.sjbs.2022.01.057.Shah A., Alam S., Kabir M., Fazal S., Khurshid A., Iqbal A., Khan M.M., Khan W., Qayyum A., Hussain M., El Askary A., Gharib A.F., Elesawy B.H., Bibi Y. Migratory birds as the vehicle of transmission of multi drug resistant extended spectrum β-lactamase producing Escherichia fergusonii, an emerging zoonotic pathogen. Saudi J. Biol. Sci. 2022; 29(5):3167–76. DOI: 10.1016/j.sjbs.2022.01.057.Liu S., Jin D., Lan R., Wang Y., Meng Q., Dai H., Lu S., Hu S., Xu J. Escherichia marmotae sp. nov., isolated from faeces of Marmota himalayana. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2015; 65(7):2130–4. DOI: 10.1099/ijs.0.000228.Liu S., Jin D., Lan R., Wang Y., Meng Q., Dai H., Lu S., Hu S., Xu J. Escherichia marmotae sp. nov., isolated from faeces of Marmota himalayana. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2015; 65(7):2130–4. DOI: 10.1099/ijs.0.000228.Denamur E., Clermont O., Bonacorsi S., Gordon D. The population genetics of pathogenic Escherichia coli. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(1):37–54. DOI: 10.1038/s41579-020-0416-x.Denamur E., Clermont O., Bonacorsi S., Gordon D. The population genetics of pathogenic Escherichia coli. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(1):37–54. DOI: 10.1038/s41579-020-0416-x.Walk S.T., Alm E.W., Gordon D.M., Ram J.L., Toranzos G.A., Tiedje J.M., Whittam T.S. Cryptic lineages of the genus Escherichia. Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75(20):6534–44. DOI: 10.1128/AEM.01262-09.Walk S.T., Alm E.W., Gordon D.M., Ram J.L., Toranzos G.A., Tiedje J.M., Whittam T.S. Cryptic lineages of the genus Escherichia. Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75(20):6534–44. DOI: 10.1128/AEM.01262-09.Ocejo M., Tello M., Oporto B., Lavín J.L., Hurtado A. Draft genome sequence of Escherichia marmotae E690, isolated from beef cattle. Microbiol. Resour. Announc. 2020; 9(32):e00739-20. DOI: 10.1128/MRA.00739-20.Ocejo M., Tello M., Oporto B., Lavín J.L., Hurtado A. Draft genome sequence of Escherichia marmotae E690, isolated from beef cattle. Microbiol. Resour. Announc. 2020; 9(32):e00739-20. DOI: 10.1128/MRA.00739-20.Thomson N.M., Gilroy R., Getino M., Foster-Nyarko E., van Vliet A.H.M., La Ragione R.M., Pallen M.J. Remarkable genomic diversity among Escherichia isolates recovered from healthy chickens. PeerJ. 2022; 10:e12935. DOI: 10.7717/peerj.12935.Thomson N.M., Gilroy R., Getino M., Foster-Nyarko E., van Vliet A.H.M., La Ragione R.M., Pallen M.J. Remarkable genomic diversity among Escherichia isolates recovered from healthy chickens. PeerJ. 2022; 10:e12935. DOI: 10.7717/peerj.12935.Sivertsen A., Dyrhovden R., Tellevik M.G., Bruvold T.S., Nybakken E., Skutlaberg D.H., Skarstein I., Kommedal Ø. Escherichia marmotae – a human pathogen easily misidentified as Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2022; 10(2):e0203521. DOI: 10.1128/spectrum.02035-21.Sivertsen A., Dyrhovden R., Tellevik M.G., Bruvold T.S., Nybakken E., Skutlaberg D.H., Skarstein I., Kommedal Ø. Escherichia marmotae – a human pathogen easily misidentified as Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2022; 10(2):e0203521. DOI: 10.1128/spectrum.02035-21.Zhurilov P.A., Andriyanov P.A., Tutrina A.I., Razheva I.V., Liskova E.A., Gladkova N.A., Kashina D.D., Yashin I.V., Blokhin A.A. Characterization and comparative analysis of the Escherichia marmotae M-12 isolate from bank vole (Myodes glareolus). Sci. Rep. 2023; 13(1):13949. DOI: 10.1038/s41598-023-41223-0.Zhurilov P.A., Andriyanov P.A., Tutrina A.I., Razheva I.V., Liskova E.A., Gladkova N.A., Kashina D.D., Yashin I.V., Blokhin A.A. Characterization and comparative analysis of the Escherichia marmotae M-12 isolate from bank vole (Myodes glareolus). Sci. Rep. 2023; 13(1):13949. DOI: 10.1038/s41598-023-41223-0.Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Колоджиева В.В., Азаров Д.В. Первая находка эмерджентного патогена Escherichia marmotae в Арктике. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2024; 23(5):50–5. DOI: 10.31631/2073-3046-2024-23-5-50-55.Aslanov B.I., Goncharov A.E., Kolodzhieva V.V., Azarov D.V. [First findings of the emerging pathogen Escherichia marmotae in the Arctic]. Epidemiologiya i Vaktsinoprofilaktika [Epidemiology and Vaccinal Prevention]. 2024; 23(5):50–5. DOI: 10.31631/2073-3046-2024-23-5-50-55.Liu S., Feng J., Pu J., Xu X., Lu S., Yang J., Wang Y., Jin D., Du X., Meng X., Luo X., Sun H., Xiong Y., Ye C., Lan R., Xu J. Genomic and molecular characterisation of Escherichia marmotae from wild rodents in Qinghai-Tibet plateau as a potential pathogen. Sci. Rep. 2019; 9(1):10619. DOI: 10.1038/s41598-019-46831-3.Liu S., Feng J., Pu J., Xu X., Lu S., Yang J., Wang Y., Jin D., Du X., Meng X., Luo X., Sun H., Xiong Y., Ye C., Lan R., Xu J. Genomic and molecular characterisation of Escherichia marmotae from wild rodents in Qinghai-Tibet plateau as a potential pathogen. Sci. Rep. 2019; 9(1):10619. DOI: 10.1038/s41598-019-46831-3.APIWEBTM. [Электронный ресурс]. URL: https://apiweb.biomerieux.com/ (дата обращения: 13.02.2025).APIWEBTM. (Cited 13 Feb 2025). [Internet]. Available from: https://apiweb.biomerieux.com/.MALDI Biotyper 3.0. User Manual. Revision 1, January 2011. Bruker Daltonics GmbH.MALDI Biotyper 3.0. User Manual. Revision 1, January 2011. Bruker Daltonics GmbH.Chen S., Zhou Y., Chen Y., Gu J. fastp: an ultra-fast all-inone FASTQ preprocessor. Bioinformatics. 2018; 34(17):i884-i890. DOI: 10.1093/bioinformatics/bty560.Chen S., Zhou Y., Chen Y., Gu J. fastp: an ultra-fast all-in-one FASTQ preprocessor. Bioinformatics. 2018; 34(17):i884-i890. DOI: 10.1093/bioinformatics/bty560.Wick R.R., Judd L.M., Gorrie C.L., Holt K.E. Unicycler: Resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads. PLoS Comput. Biol. 2017; 13(6):e1005595. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005595.Wick R.R., Judd L.M., Gorrie C.L., Holt K.E. Unicycler: Resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads. PLoS Comput. Biol. 2017; 13(6):e1005595. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005595.RAST Server. [Электронный ресурс]. URL: http://rast.nmpdr.org (дата обращения: 10.03.2025).RAST Server. (Cited 10 March 2025). [Internet]. Available from: http://rast.nmpdr.org.The Comprehensive Antibiotic Resistance Database. [Электронный ресурс]. URL: https://card.mcmaster.ca/home (дата обращения: 10.03.2025).The Comprehensive Antibiotic Resistance Database. (Cited 10 March 2025). [Internet]. Available from: https://card.mcmaster.ca/home.GitHub. [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/tseemann/snippy (дата обращения: 01.07.2025).GitHub. (Cited 01 July 2025). [Internet]. Available from: https://github.com/tseemann/snippy.Minh B.Q., Schmidt H.A., Chernomor O., Schrempf D., Woodhams M.D., von Haeseler A., Lanfear R. IQ-TREE 2: new models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era. Mol. Biol. Evol. 2020; 37(5):1530–4. DOI: 10.1093/molbev/msaa015.Minh B.Q., Schmidt H.A., Chernomor O., Schrempf D., Woodhams M.D., von Haeseler A., Lanfear R. IQ-TREE 2: new models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era. Mol. Biol. Evol. 2020; 37(5):1530–4. DOI: 10.1093/molbev/msaa015.Letunic I., Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL) v5: an online tool for phylogenetic tree display and annotation. Nucleic Acids Res. 2021; 49(W1):W293-W296. DOI: 10.1093/nar/gkab301.Letunic I., Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL) v5: an online tool for phylogenetic tree display and annotation. Nucleic Acids Res. 2021; 49(W1):W293-W296. DOI: 10.1093/nar/gkab301.Warr A.R., Giorgio R.T., Waldor M.K. Genetic analysis of the role of the conserved inner membrane protein CvpA in EHEC resistance to deoxycholate. J. Bacteriol. 2020; 203(6):e00661-20. DOI: 10.1128/JB.00661-20.Warr A.R., Giorgio R.T., Waldor M.K. Genetic analysis of the role of the conserved inner membrane protein CvpA in EHEC resistance to deoxycholate. J. Bacteriol. 2020; 203(6):e00661-20. DOI: 10.1128/JB.00661-20.Detweiler C.S., Monack D.M., Brodsky I.E., Mathew H., Falkow S. virK, somA and rcsC are important for systemic Salmonella enterica serovar Typhimurium infection and cationic peptide resistance. Mol. Microbiol. 2003; 48(2):385–400. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2003.03455.x.Detweiler C.S., Monack D.M., Brodsky I.E., Mathew H., Falkow S. virK, somA and rcsC are important for systemic Salmonella enterica serovar Typhimurium infection and cationic peptide resistance. Mol. Microbiol. 2003; 48(2):385–400. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2003.03455.x.Vega-Hernández R., Ochoa S.A., Valle-Rios R., Jaimes-Ortega G.A., Arellano-Galindo J., Aparicio-Ozores G., Ibarra J.A., Hernández-Castro R., Cruz-Córdova A., Xicohtencatl-Cortes J. Flagella, type I fimbriae and curli of uropathogenic Escherichia coli promote the release of proinflammatory cytokines in a coculture system. Microorganisms. 2021; 9(11):2233. DOI: 10.3390/microorganisms 9112233.Vega-Hernández R., Ochoa S.A., Valle-Rios R., Jaimes-Ortega G.A., Arellano-Galindo J., Aparicio-Ozores G., Ibarra J.A., Hernández-Castro R., Cruz-Córdova A., Xicohtencatl-Cortes J. Flagella, type I fimbriae and curli of uropathogenic Escherichia coli promote the release of proinflammatory cytokines in a coculture system. Microorganisms. 2021; 9(11):2233. DOI: 10.3390/microorganisms 9112233.Croxen M.A., Finlay B.B. Molecular mechanisms of Escherichia coli pathogenicity. Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8(1):26– 38. DOI: 10.1038/nrmicro2265.Croxen M.A., Finlay B.B. Molecular mechanisms of Escherichia coli pathogenicity. Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8(1):26– 38. DOI: 10.1038/nrmicro2265.

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