Эволюция генома Vibrio cholerae: пути формирования атипичных штаммов


https://doi.org/10.21055/0370-1069-2008-3(97)-5-11

Полный текст:


Аннотация

Представлен обзор литературных и собственных данных о путях возникновения атипичных по вирулентным свойствам штаммов Vibrio cholerae eltor. Показано, что повышение вирулентности возбудителя холеры эльтор в современный период связано с приобретением им профага CTXφ Vibrio cholerae cholerae в результате горизонтального переноса генов. Описан также другой возможный путь образования штаммов с более высоким уровнем вирулентности за счет изменения регуляции резидентных генов холерного токсина, обусловленной реорганизацией генома профага CTXφ внедрившимся транспозоном. Рассмотрены также данные о путях происхождения штаммов ctxA-tcpA+ и их повышенной жизнеспособности в водной среде по сравнению с изогенными токсигенными клонами. Представлены перспективы разработки нового ПЦР-теста для выявления возбудителя холеры эльтор с измененной вирулентностью при мониторинговых исследованиях.

Об авторах

Н. И. Смирнова
ФГУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов
Россия


Н. Б. Челдышова
ФГУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов
Россия


А. А. Горяев
ФГУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов
Россия


Ю. В. Лозовский
ФГУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов
Россия


В. В. Кутырев
ФГУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов
Россия


Список литературы

1. Бароян О.В. Холера Эль-Тор. М.: Медицина; 1971. 254 с.

2. Горяев А.А., Щелканова Н.Ю., Лозовский Ю.В., Тучков И.В., Смирнова Н.И. Конструирование штамма Vibrio cholerae биовара эльтор гиперпродуцента холерного токсина II типа и определение оптимальных условий для продукции этого белка. Пробл. особо опасных инф. 2008; 95:56-9.

3. Ильина Т.С. Механизмы горизонтального переноса генов: роль бактериофагов и интегронов в эволюции патогенных бактерий. Молекул. генетика, микробиол. вирусол. 2003; 4:3-11.

4. Кутырев В.В., Смирнова Н.И., Черкасский Б.Л. Влияние биологических свойств возбудителя холеры на характер эпидемического процесса. Эпидемиол. и инф. бол. 2006; 4:43-7.

5. Ломов Ю.М. Холера и проблемы биотерроризма. Эпидемиол. и инф. бол. 2008; 2:4-6.

6. Онищенко Г.Г., Ломов Ю.М., Москвитина Э.А., Подосинникова Л.С., Водяницкая С.Ю., Прометной В.И. и др. Холера, обусловленная Vibrio cholerae О1 ctxAB-tcpA+. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2007; 1:23-9.

7. Онищенко Г.Г., Ломов Ю.М., Москвитина Э.А., Федоров Ю.М., Подосинникова Л.С., Горобец А.В. Холера в начале века. Прогноз. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2005; 3:44-8.

8. Смирнова Н.И. Возбудитель холеры новой О139-серогруппы: молекулярно-генетические особенности и происхождение. Молекул. генетика, микробиол. вирусол. 2002; 3:23-33.

9. Смирнова Н.И., Кульшань Т.А., Челдышова Н.Б., Осин А.В. Структурные и функциональные изменения генома возбудителя холеры в водной среде. Эпидемиол. и инф. бол. 2007; 5:22-7.

10. Смирнова Н.И., Кутырев В.В. Эволюция генома возбудителя холеры. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2004; 4:3-13.

11. Смирнова Н.И., Осин А.В., Нефедов К.С., Кульшань Т.А., Заднова С.П., Ливанова Л.Ф. и др. Вариабельность генома профага СТХφ и ее роль в изменении вирулентных свойств Vibrio cholerae биовара эльтор. Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 2007; 6:20-6.

12. Черкасский Б.Л. Системный подход в эпидемиологии. М.: Медицина; 1988. 288 с.

13. Щелканова Е.Ю., Горяев А.А., Смирнова Н.И. Изменение генома профага CTXφ Vibrio cholerae биовара эльтор, вызываемое транспозоном Tn5-Mob. Мол. генет., микробиол. и вирусол. 2008; 23:23-33.

14. Alam M., Hasan N.A., Sadique A., Bhuiyan N.A., Ahmed K.U., Nusrin S. et al. Seasonal cholerae caused by Vibrio cholerae serogroups O1 and O139 in the coastal aquatic environment of Bangladesh. Appl. Env. Microbiol. 2006; 72:4096-4104.

15. Ali M., Emch M., Donnay J.P., Yunus J.P., Sack R.B. The spatial epidemiology of cholera in an endemic area of Bangladesh. Social science & medicine. 2002; 55:1015-24.

16. Bani S., Mastromarino P.N., Ceccarelli D., Van A.L., Salvia A.M., Viet Q.T.N. et al. Molecular characterization of ICE Vch Vie0 and its disappearance in Vibrio cholerae O1 strains isolated in 2003 in Vietnam. FEMS Microbiol. Lett. 2007; 266:42-8.

17. Bhattacharya T., Chatterjee S., Maiti D., Bhadra R.K., Takeda Y., Nair B. et al. Molecular analysis of the rstR and orfU genes of the CTX prophages integrated in the small chromosomes of environmental Vibrio cholerae non-O1, non-O139 strains. Env. Microbiol. 2006; 8:526-34.

18. Blokesch M., Schoolnik G.K. Serogroup conversion of Vibrio cholerae in aquatic reservoirs. PloS Pathog. 3(6):e81.1371/journal.ppat.0030081.

19. Burrus V., Marrero J., Waldor M. The current ICE age: biology and evolution of SXT-related integrating conjugative elements. Plasmid. 2006; 55:173-83.

20. Byun R., Elbourne L. D., Lan R., Reeves P. R. Evolutionary relationships of pathogenic clones of Vibrio cholerae by sequence analysis of four housekeeping genes. Infect. Immun. 1999; 67:1116-24.

21. Ceccarelli D., Salvia A.M., Sami J., Cappuccinelli P., Colombo M.M. New cluster of plasmid-located class 1 integrons in Vibrio cholerae O1 and a dfrA15 cassette-containing integrons in Vibrio parahaemolyticus isolated in Angola. Antimicrobial agents chemotherapy. 2006; 50:2493-9.

22. Dalsgaard A., Forslund A., Tam N.V., Vinh D.X., Cam P.D. Cholera in Vietnam: changes in genotypes and emergence of gene I integrons containing aminoglycoside resistance gene cassettes in Vibrio cholerae 01 strain isolated from 1979 to 1996. J. Clin. Microbiol. 1999; 37:734-41.

23. Davis B.M., Kimsey H.H., Kane A.V., Waldor, M.K. A satellite phage-encoded antirepressor induces repressor aggregation and cholera toxin gene transfer. The EMBO Journal. 2002; 21:4240-9.

24. Dziejman M., Balon E., Boyd D., Fraser, C.M., Heidelberg, J.F., Mekalanos, J.J. Comparative genomic analysis of Vibrio cholerae:genes that correlate with cholera endemic and pandemic disease. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002; 99:1556-61.

25. Ehara M. Cholerae, variant strains -Viet Nam: (North). Cholerae, diarrhea & dysentery update 2008 (09).

26. Farugue Sh.M., Albert M.J., Mekalanos J.J. Epidemiology, genetics, and ecology of toxigenic Vibrio cholerae. Microbiol. and Mol. Biol. Rev. 1998; 62:1301-14.

27. Faruque Sh.M., Kamruzzaman M., Asadulghani, Sack D.A., Mekalanos J.J., Nair G.B. CTXphi-independent production of the RS1 satellite phage by Vibrio cholerae. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2003; 100:1280-5.

28. Faruque Sh.M., Tam V.C., Chowdhury N., Diraphat P., Dziejman M., Heidelberg J.F. et al. Genomic analysis of the Mozambique strain of Vibrio cholerae O1 reveals the origin of El Tor strains carrying classical CTX prophage. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2007; 104:5151-6.

29. Fasano A., Baudry B., Pumplin D.W., Wasserman S. S., Tall B. D., Ketley J. M. et al. Vibrio cholerae produces a second enterotoxin, which affects intestinal tight junctions. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991; 88:5242-6.

30. Finkelstein R.A., Burks M.F., Zupan A., Dallas W.S., Jacob C.O., Ludwig D.S. Epitopes of the cholera family of enterotoxins. Rev. Infec. Dis. 1987; 9:544-61.

31. Heidelberg J.F., Eisen J.A., Nelson W.C., Clayton R.A., Gwinn M.L., Dodson R.J. et al. DNA sequence of both chromosomes of the cholera pathogen Vibrio cholerae. Nature. 2000; 406:477-83.

32. Karaolis D.K.R., Lan R., Reeves P.R. Molecular evolution of the seventh-pandemic clone of Vibrio cholerae and its relationship to other pandemic and epidemic V. cholerae isolates. J. Bacteriol. 1994; 176:3191-8.

33. Karaolis D.K.R., Somara S., Maneval D.R., Johnson J.A., Kaper J.B. A bacteriophage encoding a patogenicity island, a type-IV pilus and receptor in cholera bacteria. Nature. 1999; 399:375-9.

34. Kimsey H.H., Waldor M.K. CTXphis immunity: application in the development of cholera vaccines. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998; 95:7035-9.

35. Lee H.J., Han K.H., Choi S.Y., Lucas M.E.S., Mondlane C., Ansaruzzaman M. Multilocus sequencing typing (MLST) analysis of Vibrio cholerae O1 El Tor isolates from Mozambique that harbour the classical CTX prophage. J. Med. Microbiol. 2006; 55:165-70.

36. Mooi F.R., Bik E.M. The evolution of epidemic Vibrio cholerae strains. Trends Microbiol. 1997; 5:161-5.

37. Murphy R.A., Boyd E.F. Three pathogenicity islands of Vibrio cholerae can excise from the chromosome and form circular intermediates. J. Bacteriol. 2008; 190:636-47.

38. Nair G.B., Bhuiyan N.A., Nusrin S. et al. Molecular basis of the emergence of a new more severe form of cholera. In: Gevers D., Mazel D., Thompson F., editors. Vibrio 2007 Abstract book; 2007 28 Nov-1; Dec; Paris, France. Paris: Institut Pasteur, Centre d'Information Scientifique; 2007. 25 p.

39. Nair G.B., Faruque Sh.M., Bhuiyan N.A., Kamruzzaman M., Siddique A.K., Sack D.A. New variants of Vibrio cholerae O1 biotype El Tor with attributes of the classical biotype from hospitalized patients with acute diarrhea in Bangladesh. J. Clin. Microbiol. 2002; 40:3296-99.

40. Nair G.B., Qadri F., Holmgren J., Svennerholm A.M., Safa A., Bhuiyan N.A. et al. Cholera due to altered El Tor strains of Vibrio cholerae O1 in Bangladesh. J. Clin. Microbiol. 2006; 44:4211-3.

41. Nair G.B., Safa A., Bhuiyan N.A., Nusrin S., Murphy D., Nicol C. et al. Isolation of Vibrio cholerae strains similar to pre-seventh pandemic El Tor strains during an outbreak of gastrointestinal disease in an island resort in Fiji. J. Med. Microbiol. 2006; 55:1559-62.

42. O'Shea Y.A., Reen F.J., Quirke A.M., Boyd E.F. Evolutionary genetic analysis of the epidemic V. cholerae isolates on the basis of comparative nucleotide sequence analysis and multilocus virulence gene profiles. J. Clin. Microbiol. 2004; 42:4657-71.

43. Olsvik Ш., Wahlberg J., Petterson B., Uhlen M., Popovic T., Waschmuth I.K. et al. Use of automated sequencing of polymerase chain reaction-generated amplicons to identify three types of cholerae toxin subunit B in Vibrio cholerae O1 strains. J. Clin. Microbiol. 1993; 31:22-5.

44. Pang B., Yan M., Cui Z., Ye X., Diao B., Ren Y. et al. Genetic diversity of toxigenic and nontoxigenic Vibrio cholerae serogroups O1 and O139 revealed by array-based comparative genomic hybridization. J. Bacteriol. 2007; 189:4837-49.

45. Pichel M., Rivas M., Chinen I., Martin F., Ibarra C., Binsztein N. Genetic diversity of Vibrio cholerae O1 in Argentina and emergence of a new variant. J. Clin. Microbiol. 2003; 41:124-34.

46. Rawlings T.K., Ruiz G.M., Colwell R.R. Association of V. cholerae El Tor and O139 Bengal with the copepods Acartia tonsa and Eurytemora affinis. Appl. Env. Microbiol. 2007; 73:7926-33.

47. Safa A., Bhuiyan N.A., Alam M.A., Sack D.A., Nair G.B. Genomic relatedness of the new Matlab variants of Vibrio cholerae O1 to the classical and El Tor biotypes as determined by pulsed-field gel electrophoresis. J. Clin. Microbiol. 2005; 43:1401-4.

48. Safa A., Bhuiyan N.A., Nusrin S., Ansaruzzaman M., Alam M., Hamabata T. et al. Genetic characteristics of Matlab variants of Vibrio cholerae O1 that are hybrids between classical and El Tor biotypes. J. Med. Microbiol. 2006; 55:1563-9.

49. Salim A., Lan R., Reeves P.R. Vibrio cholerae pathogenic clones. 2005; 11:1758-60.

50. Shi L., Fujihara K., Sato T., Ito T., Garg P., Chakrabarty R. et al. Distribution and characterization of integrons in various serogroups of Vibrio cholerae strains isolated from diarrhoeal patients between 1992 and 2000 in Kolkata, India. J. Med. Microbiol. 2006; 55:575-83.

51. Trucksis M., Galen J.E., Mishalski J., Fasano A., Kaper J.B. Accessory cholera enterotoxin (Ace), the third toxin of a Vibrio cholerae virulence cassette. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993; 90:5267-71.

52. Weekly epidemiological record. Releve epidemiological hebdomadaire. 2008; 18:157-68.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Смирнова Н.И., Челдышова Н.Б., Горяев А.А., Лозовский Ю.В., Кутырев В.В. Эволюция генома Vibrio cholerae: пути формирования атипичных штаммов. Проблемы особо опасных инфекций. 2008;(3(97)):5-11. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2008-3(97)-5-11

For citation: Smirnova N.I., Cheldyshova N.B., Goryaev A.A., Lozovsky Y.V., Kutyrev V.V. Vibrio cholerae Genome Evolution: Ways of Atypical Strains Formation. Problems of Particularly Dangerous Infections. 2008;(3(97)):5-11. (In Russ.) https://doi.org/10.21055/0370-1069-2008-3(97)-5-11

Просмотров: 51

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0370-1069 (Print)