microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2017-3-85-89microbe-418Research ArticleМИКРОБИОЛОГИЯMICROBIOLOGYРОЛЬ РЕЗИДЕНТНЫХ ПЛАЗМИД PMT1, PCD1 И PPCP1 YERSINIA PESTIS В ОБРАЗОВАНИИ ЭКСТРАЦЕЛЛЮЛЯРНОЙ ФОРМЫ ЛИПОПОЛИСАХАРИДАTHE ROLE OF YERSINIA PESTIS RESIDENT PLASMIDS PMT1, PCD1, AND PPCP1 IN THE PRODUCTION OF LIPOPOLYSACCHARIDE EXTRACELLULAR FORMСоколоваЕ. П.SokolovaE. P.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М.Горького, 117/40

117/40, M.Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002

plague@aaanet.ruЗюзинаВ. П.ZyuzinaV. P.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М.Горького, 117/40

117/40, M.Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002

ДемидоваГ. В.DemidovaG. V.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М.Горького, 117/40

117/40, M.Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002

ПодладчиковаО. Н.PodladchikovaO. N.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М.Горького, 117/40

117/40, M.Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002

РыковаВ. А.RykovaV. A.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М.Горького, 117/40

117/40, M.Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002

ТыняноваВ. И.TynyanovaV. I.

344002, Ростов-на-Дону, ул. М.Горького, 117/40

117/40, M.Gor`kogo St., Rostov-on-Don, 344002

ФКУЗ «Ростовский-на Дону научно-исследовательский противочумный институт»РоссияRostov-on-Don Research Anti-Plague InstituteRussian Federation201720092017038589Copyright © Соколова Е.П., Зюзина В.П., Демидова Г.В., Подладчикова О.Н., Рыкова В.А., Тынянова В.И., 20172017Соколова Е.П., Зюзина В.П., Демидова Г.В., Подладчикова О.Н., Рыкова В.А., Тынянова В.И.Sokolova E.P., Zyuzina V.P., Demidova G.V., Podladchikova O.N., Rykova V.A., Tynyanova V.I.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/418

Целью работы является изучение роли резидентных плазмид pMT1, pCD1 и pPCP1в образовании экстрацеллюлярной формы липополисахарида (ЛПС) Yersinia pestis.

Материалы и методы

Материалы и методы. Работа выполнена на штамме Y. pestis EV76 (pMT1, pCD1 и pPCP1), содержащем полный набор плазмид, бесплазмидном варианте Y. pestis EV76 (pMT1–, pCD1–, pPCP1–) и изогенных клонах, содержащих одну плазмиду: Y. pestis EV76 (pMT1), Y. pestis EV76 (pCD1), Y. pestis EV76 (pPCP1). О присутствии внеклеточной формы ЛПС в среде икубации клеток Y. pestis EV76 судили по токсичности супернатантов для биопробных животных и по реакции LAL-теста.

Результаты и выводы

Результаты и выводы. Установлено, что экстрацеллюлярную форму ЛПС образуют 37-градусные культуры Y. pestis EV76 полноценного штамма и вариантов, содержащих pMT1 или pCD1 плазмиды. Культуры, лишенные плазмид, и вариант, содержащий плазмиду pPCP1, такой способностью не обладают. По результатам LAL-теста процесс отделения ЛПС от мембраны клеточной стенки во внешнюю среду сопряжен с транслокацией белков, кодируемых плазмидами pMT1и pCD1, и является естественной формой жизнедеятельности клеток чумного микроба. Участие плазмиды pCD1 в реализации токсического потенциала ЛПС Y. pestis установлено впервые.

Objective of the study is to investigate the role of resident plasmids pMT1, pCD1, and pPCP1 in the production of extracellular form of Yersinia pestis lipopolysaccharide (LPS).

Materials and methods

Materials and methods. The experiments have been performed using Y. pestis strain EV76 (pMT1, pCD1, pPCP1), carrying the whole plasmid set, as well as plasmid-free Y. pestis variant EV76 (pMT1-, pCD1-, pPCP1-), and isogenic clones, harbouring only one plasmid: Y. pestis EV76 (pMT1); Y. pestis EV76 (pCD1); Y. pestis EV76 (pPCP1). The presence of extracellular LPS in the incubation medium of Y. pestis EV76 cells has been confirmed by supernatant toxicity for laboratory animals and also by LAL-test reaction.

Results and conclusions

Results and conclusions. It has been established that LPS extracellular form is produced by 37 °C Y. pestis EV76 cultures of the initial strain and its variants, carrying pMT1 or pPCP1 plasmid. Plasmid-free cultures and variant harbouring pCPP1 plasmid are deprived of such ability. The results of LAL-test has shown that the process of LPS separation from cell wall membrane into the environment is associated with translocation of proteins encoded by pMT1 and pCD1 plasmids and constitutes a natural form of existence of Y. pestis cells. The involvement of pCD1 plasmid in realization of the toxic potential of Y. pestis LPS has been established for the first time ever. 

Yersinia pestisплазмидыэкстрацеллюлярная форма липополисахаридатоксигенностьYersinia pestisplasmidsLPS extracellular formtoxigenicityReferencesАнисимов А.П. Факторы Yersinia pestis, обеспечивающие циркуляцию и сохранение возбудителя чумы в экосистемах природных очагов. Сообщение 1. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2002; (3):3–23.Anisimov A.P. [Yersinia pestis factors maintaining circulation and persistance of plague agent in ecosystems of natural foci. Communication 1]. Mol. Genet., Mikrobiol. Virusol. 2002; (3):3–23.Бывалов А.А., Оводов Ю.С. Иммунобиологические свойства антигенов Yersinia pestis. Биоорганическая химия. 2011; 37(4):452–63.Byvalov A.A., Ovodov Yu.S. [Immunobiological properties of Yersinia pestis antigens]. Bioorganich. Khim. 2011; 37(4):452–63.Демидова Г.В., Соколова Е.П., Зюзина В.П., Рыкова В.А., Морозова И.В., Подладчикова О.Н., Тынянова В.И. Влияние внехромосомных элементов наследственности на токсические свойства Yersinia pestis. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2017; 2:28–33.Demidova G.V., Sokolova E.P., Zyuzina V.P., Rykova V.A., Morozova I.V., Podladchikova O.N., Tynyanova V.I. [The influence of extrachromosomal inheritance elements on Yersinia pestis toxicity]. Zh. Mikrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 2017; 2:28–33.Евсеева В.В., Платонов М.Е., Копылов П.Х., Дентовская С.В., Анисимов А.П. Активатор плазминогена чумного микроба. Инф. и иммунитет. 2015; 5(1):27–36.Evseeva V.V., Platonov M.E., Kopylov P.Kh., Dentovskaya S.V., Anisimov A.P. [Plasminogen activator of Yersinia pestis microbe]. Infek. i Immunitet. 2015; 5(1):27–36.Кадникова Л.А., Копылов П.Х., Дентовская С.В., Анисимов А.П. Капсульный антиген чумного микроба. Инф. и иммунитет. 2015; 5(3):201–18.Kadnikova L.A., Kopylov P.Kh., Dentovskaya S.V., Anisimov A.P. [Capsular antigen of Yersinia pestis micriobe]. Infek. i Immunitet. 2015;5 (3):201–218.Кравцов А.Н., Тынянова В.И., Зюзина В. Повышение вирулентности бактерий Yersinia pestis при инкубации клеток в гемолизированных эритроцитах крови человека. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1993;4:3–6.Kravtsov A.N., Tynyanova V.I., Zyuzina V.P. [Increase in the virulence of Yersinia pestis after their incubation in hemolyzed human red blood cells]. Zh. Mikrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 1993; 4:3–6.Ситников А.Г., Травина Л.А., Багирова В.Л. ЛАЛ-тест. Современные подходы к определению пирогенности. М.; 1997. 96 с.Sitnikov A.G., Travina L.A., Bagirova B.L. [LAL-test. Current approaches to determination of pyrogenicity]. M.; 1997. 96 p.Тынянова В.И., Зюзина В.П., Демидова Г.В., Соколова Е.П. Специфичность иммуномодулирующего действия эндотоксина чумного микроба. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2016; 3:104–12.Tynyanova V.I., Zyuzina V.P., Demidova G.V., Sokolova E.P. [Specificity of immune-modulating effect of Yersinia pestis endotoxin]. Zh. Mikrobiol. Epidemiol. Immunobiol. 2016; 3:104–12.Dewoody R.S., Merritt P.M., Marketon M.M. Regulation of the Yersinia type III secretion system: traffic control. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2013; 3:4. DOI: 10.3389/fcimb.2013.00004.Dewoody R.S., Merritt P.M., Marketon M.M. Regulation of the Yersinia type III secretion system: traffic control. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2013; 3:4. DOI: 10.3389/fcimb.2013.00004.Huang Х.Z., Nicolich M.Р., Linder L.Е. Current trends in plague research: from genomics to virulence. Clin. Med. Res. 2006; 4(3):189–99. DOI: 10.3121/cmr.4.3.189.Huang Х.Z., Nicolich M.Р., Linder L.Е. Current trends in plague research: from genomics to virulence. Clin. Med. Res. 2006; 4(3):189–99. DOI: 10.3121/cmr.4.3.189.Matsuura M., Takahashi H., Watanabe H., Saito S., Kawahara K. Immunomodulatory effects of Yersinia pestis lipopolysaccharides on human macrophage. Clin. Vaccine Immunol. 2010; 17(1):49–55. DOI: 10.1128/CVI.00336-09.Matsuura M., Takahashi H., Watanabe H., Saito S., Kawahara K. Immunomodulatory effects of Yersinia pestis lipopolysaccharides on human macrophage. Clin. Vaccine Immunol. 2010; 17(1):49–55. DOI: 10.1128/CVI.00336-09.Montminy S.W., Khan N., McGrath S., Walkowicz M.J., Sharp F., Conlon J.E., Fukase K., Kusumoto S., Sweet C., Miyake K., Akira S., Cotter R.J., Goguen J.D., Lien E. Virulence factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopolysaccharide response. J. Nat. Immunol. 2006; 7(10):1066–73. DOI: 10.1038/ni1386.Montminy S.W., Khan N., McGrath S., Walkowicz M.J., Sharp F., Conlon J.E., Fukase K., Kusumoto S., Sweet C., Miyake K., Akira S., Cotter R.J., Goguen J.D., Lien E. Virulence factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopolysaccharide response. J. Nat. Immunol. 2006; 7(10):1066–73. DOI: 10.1038/ni1386.Straus D.C., Atkisson D.L., Garner C.W. Impotance of a lipopolysaccharide-containing extracellular toxic complex in infections produced by Klebsiella pneumoniae. Infect. Immun. 1985; 50(3):787–95.Straus D.C., Atkisson D.L., Garner C.W. Impotance of a lipopolysaccharide-containing extracellular toxic complex in infections produced by Klebsiella pneumoniae. Infect. Immun. 1985; 50(3):787–95.Une T., Brubaker R.R. Roles of V antigen in promoting virulence and immunity in yersiniae. J. Immunol. 1984; 133(4):2226–30.Une T., Brubaker R.R. Roles of V antigen in promoting virulence and immunity in yersiniae. J. Immunol. 1984; 133(4):2226–30.Yang H., Wang T., Tian G., Zhang Q., Wu X., Xin Y., Yan Y., Tan Y., Cao S., Liu W., Cui Y., Yang R., Du Z. Host transcriptomic responses to pneumonic plague reveal that Yersinia pestis inhibits both the initial adaptive and innate immune responses in mice. Int. J. Med. Microbiol. 2017; 307(1):64–74. DOI: 10.1016/j.ijmm.2016.11.002.Yang H., Wang T., Tian G., Zhang Q., Wu X., Xin Y., Yan Y., Tan Y., Cao S., Liu W., Cui Y., Yang R., Du Z. Host transcriptomic responses to pneumonic plague reveal that Yersinia pestis inhibits both the initial adaptive and innate immune responses in mice. Int. J. Med. Microbiol. 2017; 307(1):64–74. DOI: 10.1016/j.ijmm.2016.11.002.

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