microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2016-3-52-56microbe-326Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯMICROBIOLOGYАнализ стабильности генотипа Vibrio cholerae в условиях низкой температуры и дефицита питательных веществAnalysis of Vibrio cholerae Genotype Stability at Low Temperature and Nutrients DeficiencyМироноваЛ. В.MironovaL. V.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

adm@chumin.irkutsk.ruХунхееваЖ. Ю.KhunkheevaZh. Yu.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

БасовЕ. А.BasovE. A.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

ПономареваА. С.PonomarevaA. S.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

МиткееваС. К.MitkeevaS. K.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

БалахоновС. В.BalakhonovS. V.

Российская Федерация, 664047, Иркутск, ул. Трилиссера, 78

78, Trilissera St., Irkutsk, 664047, Russian Federation

ФКУЗ «Иркутский научно-исследовательский противочумный институтРоссияIrkutsk Research Anti-Plague Institute of the RospotrebnadzorRussian Federation201620092016035256Copyright © Миронова Л.В., Хунхеева Ж.Ю., Басов Е.А., Пономарева А.С., Миткеева С.К., Балахонов С.В., 20162016Миронова Л.В., Хунхеева Ж.Ю., Басов Е.А., Пономарева А.С., Миткеева С.К., Балахонов С.В.Mironova L.V., Khunkheeva Z.Y., Basov E.A., Ponomareva A.S., Mitkeeva S.K., Balakhonov S.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/326Цель работы

Цель работы. Экспериментальное исследование влияния низкой температуры и дефицита питательных веществ на стабильность комплекса генетических локусов Vibrio cholerae Еltor.

Материалы и методы

Материалы и методы. В экспериментальных микрокосмах исследовалась стабильность комплекса генетических локусов (основные гены патогенности; участки генома, содержащие вариабельные тандемные повторы и сайты узнавания редкощепящих рестриктаз, определяющие VNTR- и PFGE-профиль изолятов соответственно; гены жизнеобеспечения холерного вибриона) четырех штаммов Vibrio cholerae Еltor на разных этапах инкубации.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Установлено, что при культивировании исследуемых штаммов в условиях дефицита питательных веществ и низкой температуры произошло формирование клонов с измененным VNTR- и PFGE-профилями, частота обнаружения которых составила 4–8·10–2. Изменений в структуре генов «домашнего хозяйства» и утраты генов патогенности в составе мобильных генетических элементов не выявлено. Результаты исследования доказывают вероятность изменения анализируемых локусов генома V. cholerae в период пребывания микроорганизма в неблагоприятных условиях среды, что следует принимать во внимание при интерпретации результатов молекулярного типирования.

Objective is an experimental study of the low temperature and nutrient deficiency effects on the stability of Vibrio cholerae El Tor genetic loci complex.

Materials and methods

Materials and methods. The stability of the genetic loci (i.e. the basic pathogenicity genes; genome fragments containing variable tandem repeats and sites of rare cutting restrictase recognition defining VNTR- and PFGE-profiles of the isolates, accordingly; V. cholerae «housekeeping» genes) of the four Vibrio cholerаe El Tor strains was investigated on the experimental microcosm at different stages of incubation.

Results and conclusions

Results and conclusions. The study demonstrated that clones with altered VNTR- and PFGE-profiles (the detection frequency was 4–8·10–2) were being formed when strains were cultivated under nutrient deficiency and low temperature conditions. Neither changes in the structure of «housekeeping» genes nor loss of pathogenicity genes of the mobile genetic elements were revealed. The findings affirm the probability of analyzed V. cholerae loci alteration occurrence under unfavorable environment conditions. Obtained results should be taken into consideration for interpretation of molecular typing data.

Vibrio choleraeстабильность генотипаадаптацияVNTRPFGEгены «домашнего хозяйства»гены патогенностиVibrio choleraegenotype stabilityadaptationVNTRPFGE«housekeeping» genespathogenicity genesReferencesБельский В.А., Калуцкий П.В., Киселева В .В., Шаталова Е.В., Закарян Л.М. Гетерогенность микробных популяций. М.: Медицинское информационное агентство; 2008. 160 с.Bel’sky V.A., Kalutsky P.V., Kiseleva V.V., Shatalova E.V., Zakaryan L.M. [Heterogeneity of Bacterial Populations]. M.: Medical News-Agency; 2008. 160 p.Водопьянов А.С., Водопьянов С.О., Мишанькин М.Б., Сучков И.Ю., Мишанькин Б.Н. Вариабельные тандемные повторы, выявленные при компьютерном анализе генома Vibrio cholerae. Биотехнология. 2001; 6:85–8.Vodop’yanov A.S., Vodop’yanov S.O., Mishan’kin M.B., Suchkov I.Yu., Mishan’kin B.N. [Variable tandem repeats, identified via computerized analysis of Vibrio cholerae genome]. Biotekhnologiya. 2001; 6:85–8.Красильников А.П., Романовская Т.Р. Микробиологический словарь-справочник. Минск: Асар; 1999. 397 с.Krasil’nikov A.P., Romanovskaya T.R. [Microbiological Glossary]. Minsk: Asar; 1999. 397 p.Кульшань Т.В., Топорков А.В., Смирнова Н.И. Генетические изменения вирулентных штаммов холерных вибрионов биовара Эльтор при их обитании в водной среде. Пробл. особо опасных инф. 2006; 1(91):41–4.Kul’shan’ T.V., Toporkov A.V., Smirnova N.I. [Genetic Changes of Virulent Vibrio cholerae El Tor Biovar Strains Living in Water Environment]. Probl. Osobo Opasn. Infek. 2006;1:41–4.Кульшань Т.В., Заднова С.П., Челдышова Н.Б., Смирнова Н.И. Оценка функциональных особенностей и стрессоустойчивости изогенных токсигенных и нетоксигенных штаммов Vibrio cholerae биовара эльтор. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2015; 3:11–7.Kul’shan’ T.V., Zadnova S.P., Cheldyshova N.B., Smirnova N.I. [Evaluation of functional peculiarities and stress-resistance in isogenic toxigenic and non- toxigenic strains of Vibrio cholerae, biovar El Tor]. Zh. Mikrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 2015; 3:11–7.Миронова Л.В., Балахонов С.В., Урбанович Л.Я., Кожевникова А.С., Половинкина В.С., Куликалова Е.С., Афанасьев М.В. Молекулярно-генетический анализ заносных эпидемически опасных штаммов Vibrio cholerae eltor, изолированных в Сибирском и Дальневосточном регионах России. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2012; 2:13–20.Mironova L.V., Balakhonov S.V., Urbanovich L.Ya., Kozhevnikova A.S., Polovinkina V.S., Kulikalova E.S., Afanas’ev M.V. [Molecular-genetic analysis of imported epidemically hazardous Vibrio cholerae eltor strains, isolated in Siberian and Far East regions of Russia]. Mol. Genet. Microbiol. Virusol. 2012; 2:13–20.Миронова Л.В., Афанасьев М.В., Басов Е.А., Урбанович Л.Я., Балахонов С.В. Ретроспективный макрорестрикционный анализ штаммов Vibrio cholerae eltor, изолированных при эпидемических осложнениях на Дальнем Востоке России. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2014; 2:29–36.Mironova L.V., Afanas’ev M.V., Basov E.A., Urbanovich L.Ya., Balakhonov S.V. [Retrospective macro-restriction analysis of Vibrio cholerae eltor strains, isolated in the period epidemic complications in the Far East region of Russia]. Mol. Genet. Microbiol. Virusol. 2014; 2:29–36.Равин Н.В., Шестаков С.В. Геном прокариот. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013; 17(4/2):972–84.Ravin N.V., Shestakov S.V. [Genome of prokaryotic microorganisms]. Vavilovsky Zh. Genet. Selektsii. 2013; 17(4/2):972–84.Смирнов Г.Б. Механизмы приобретения и потери генетической информации бактериальными геномами. Усп. современной биол. 2008; 128(1):52–76.Smirnov G.B. [Mechanisms of acquisition and loss of genetic information by bacterial genomes]. Uspekhi Sovrem. Biol. 2008; 128(1):52–76.Andersson D.I., Hughes D. Gene Amplification and Adaptive Evolution in Bacteria. Annu. Rev. Genet. 2009; 43:167–95. DOI: 10.1146/annurev-genet-102108-134805.Andersson D.I., Hughes D. Gene Amplification and Adaptive Evolution in Bacteria. Annu. Rev. Genet. 2009; 43:167–95. DOI: 10.1146/annurev-genet-102108-134805.Barua H., Lindblom I.L., Bisgaard M., Сhristensen J.P., Olsen R.H., Christensen H. In vitro and in vivo investigation on genomic stability of Salmonella enterica Typhimurium DT41 obtained from broiler breeders in Denmark. Vet. Microbiol. 2013; 166:607–16. DOI: 10.1016/j.vetmic.2013.06.035.Barua H., Lindblom I.L., Bisgaard M., Сhristensen J.P., Olsen R.H., Christensen H. In vitro and in vivo investigation on genomic stability of Salmonella enterica Typhimurium DT41 obtained from broiler breeders in Denmark. Vet. Microbiol. 2013; 166:607–16. DOI: 10.1016/j.vetmic.2013.06.035.Jubair M., Morris J.G. Jr., Ali A. Survival of Vibrio cholerae in nutrient-poor environments is associated with a novel «persister » phenotype. PLoS One. 2012;7(9). DOI: 10.1371/journal. pone.0045187.Jubair M., Morris J.G. Jr., Ali A. Survival of Vibrio cholerae in nutrient-poor environments is associated with a novel «persister» phenotype. PLoS One. 2012;7(9). DOI: 10.1371/journal.pone.0045187.Kendall E.A., Chowdhury F., Begum Y., Khan A.I., Li S., Thierer J.H., Bailey J., Kreisel K., Tacket C.O., LaRocque R.C., Harris J.B., Ryan E.T., Qadri F., Calderwood S.B., Stine O.C. Relatedness of Vibrio cholerae O1/O139 isolates from patients and their household contacts, determined by multilocus variable-number tandem-repeat analysis. J. Bacteriol. 2010; 192(17):4367–76. DOI: 10.1128/JB.00698-10.Kendall E.A., Chowdhury F., Begum Y., Khan A.I., Li S., Thierer J.H., Bailey J., Kreisel K., Tacket C.O., LaRocque R.C., Harris J.B., Ryan E.T., Qadri F., Calderwood S.B., Stine O.C. Relatedness of Vibrio cholerae O1/O139 isolates from patients and their household contacts, determined by multilocus variable-number tandem-repeat analysis. J. Bacteriol. 2010; 192(17):4367–76. DOI: 10.1128/JB.00698-10.O’Sullivan M.V.N., Sintchenko V., Gilbert G.L. Quantitative Estimation of the Stability of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Strain-Typing Systems by Use of Kaplan-Meier Survival Analysis. J. Clin. Microbiol. 2013; 51(1):112–16. DOI: 10.1128/ JCM.01406-12.O’Sullivan M.V.N., Sintchenko V., Gilbert G.L. Quantitative Estimation of the Stability of Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Strain-Typing Systems by Use of Kaplan-Meier Survival Analysis. J. Clin. Microbiol. 2013; 51(1):112–16. DOI: 10.1128/JCM.01406-12.Talkington D., Bopp C., Tarr C., Parsons M.B., Dahourou G., Freeman M., Joyce K., Turnsek M., Garrett N., Humphrys M., Gomez G., Stroika S., Boncy J., Ochieng B., Oundo J., Klena J., Smith A., Keddy K., Gerner-Smidt P. Characterization of toxigenic Vibrio cholerae from Haiti, 2010–2011. Emerg. Infect. Dis. 2011; 17(11):2122–9. DOI: 10.3201/eid1711.110805.Talkington D., Bopp C., Tarr C., Parsons M.B., Dahourou G., Freeman M., Joyce K., Turnsek M., Garrett N., Humphrys M., Gomez G., Stroika S., Boncy J., Ochieng B., Oundo J., Klena J., Smith A., Keddy K., Gerner-Smidt P. Characterization of toxigenic Vibrio cholerae from Haiti, 2010–2011. Emerg. Infect. Dis. 2011; 17(11):2122–9. DOI: 10.3201/eid1711.110805.

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