MSHA-подобные пили нетоксигенных штаммов холерных вибрионов

Цель исследования состояла в идентификации гомологов генов msh-кластера в геномах нетоксигенных холерных вибрионов, биоинформационном анализе их продуктов и изучении адгезивных свойств штаммов, содержащих измененные гены. Материалы и методы. В работе использовано 17 клинических штаммов холерных вибрионов не О1/не О139 и 2 штамма О1 серогруппы, выделенные из водоемов. Гены msh-кластера идентифицировали в полных геномах с помощью программ BLASTN 2.2.29 и BioEdit 7.2.5; трансляцию генов, сравни-тельный анализ их нуклеотидных, аминокислотных последовательностей продуктов трансляции осуществляли с использованием пакета программ Vector NTI Advance 11 (Invitrogen). Результаты и обсуждение. В геномах 18 из 19 исследуемых штаммов идентифицированы кластеры генов, ответственных за продукцию пилей адгезии (mshH-Q), представленные разными аллелями, большинство из которых отличались по нуклеотидному составу от прототипных генов msh-кластера, однако имели такую же локализацию и порядок расположения. Лишь у одного штамма кластер был близок таковому у прототипа. Биоинформационный анализ продуктов их трансляции показал, что аминокислотная последовательность мажорной субъединицы пилей MshA лишь в небольшом N-концевом участке (1-41) гомологична таковой прототипа, тогда как остальная часть не имеет с ней ничего общего. Этот белок, сходный с описанным H. Kuroki et al. (2001) VcfA и обозначенный нами как MshA-like, тем не менее сохранил потенциальный домен пилина. Аналогичная картина наблюдалась и в минорных субъединицах, обозначенных как MshC-like. Другие минорные субъединицы также сохранили характерные для них домены. Все штаммы агглютинировали эритроциты человека I группы крови и куриные эритроциты, причем у содержащих измененные гены mshA-like и mshC-like реакция не ингибировалась маннозой. Поскольку большинство изученных штаммов выделено от госпитализированных клинических больных, не исключено, что у нетоксигенных холерных вибрионов, лишенных острова патогенности VPI, MSHA-подобные пили могут служить фактором колонизации кишечника человека, в отличие от VPI-позитивных. Полученные данные создают основу для экспериментальной проверки этого предположения.

1. Chiavelli D.A., Marsh J.W., Taylor R.K. The mannose-sensitive hemagglutinin of Vibrio cholerae promotes adherence to zooplankton. Appl. Environ. Microbiol. 2001; 67(7):3220-5.

2. Wang J., Yan M., Gao H., Lu X., Kan B. Vibrio cholerae colonization of soft-shelled turtles. Appl. Environ. Microbiol. 2017; 83(14):e00713-17. DOI: 10.1128/AEM.00713-17.

3. List C., Grutsch A., Radler C., Cakar F., Zingl F.G., Schild-Prufert K., Schild S. Genes activated by Vibrio cholerae upon expo-sure to Caenorhabditis elegans reveal the mannose-sensitive hemag-glutinin to be essential for colonization. mSphere 2018; 3(3):e00238-18. DOI: 10.1128/mSphereDirect.00238-18.

4. Attridge S.R., Manning P.A., Holmgren J., Jonson G. Relative significance of mannose-sensitive hemagglutinin and toxin-coregulated pili in colonization of infant mice by Vibrio cholerae El Tor. Infect. Immun. 1996; 64(8):3369-73.

5. Thelin K.H., Taylor R.K. Toxin-coregulated pilus, but not mannose-sensitive hemagglutinin, is required for colonization by Vibrio cholerae O1 El Tor biotype and O139 strains. Infect. Immun. 1996; 64f7):2853—6.

6. Tacket C.O., Taylor R.K., Losonsky G., Lim Y, Nataro J.P., Kaper J.B., Levine M.M. Investigation of the roles of toxin-coregulated pili and mannose-sensitive hemagglutinin pili in the patho-genesis of Vibrio cholerae о139 infection. Infect. Immun. 1998; 6б(2):692-5.

7. Dalsgaard A., Albert M.J., Taylor D.N., Shimada T., Meza R., Serichantalergs O., Echeverria P. Characterization of Vibrio cholerae non-O1 serogroups obtained from an outbreak of diarrhea in Lima, Peru. J. Clin. Microbiol. 1995; 33(10):27l5-22.

8. Eroshenko G.A., Osin A.V., Shchelkanova E.Yu., Smirnova N.I. [A comparative analysis of genomes of virulent and avirulent strains of Vibrio cholerae 0139]. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2004; (2):11—6.

9. Marsh J.W., Taylor R.K. Genetic and transcriptional analyses of the Vibrio cholerae mannose-sensitive hemagglutinin type 4 pilus gene locus. J. Bacteriol. __1999; 18(4):1110—7.

10. Hsiao A., Toscano K., Zhu J. Post-transcriptional cross-talk between pro- and anti-colonization pili biosynthesis systems in Vibrio cholerae.Mol. Microbiol. 2008; 67(4):849—60. DOI: 10.1111/j.1365-2958.2007.06091.x

11. Nakasone N., Iwanaga M. Pili of Vibrio cholerae non-01. Infect. Immun. 1990; 58(6):1640—6.

12. Yamashiro T., Nakasone N., Iwanaga M. Purification and characterization of pili of a Vibrio oholerae non-01 strain. Infect. Immun. 1993; 61(12):5398—400.

13. Yamashiro T., Iwanaga M. Purification and characterization of a pilus of a Vibrio cholerae strain: a possible colonization factor. Infect. Immun. 1996; 64(12):5233-8.

14. Kuroki H., Toma C., Nakasone N., Yamashiro T., Iwanaga M. Gene analysis of Vibrio cholerae NAGV14 pilus and its distribution. Microbiol. Immunol. 2001; 45(6):417—24. DOI: 10.1111/j.1348-0421.2001.tb02640.x

15. Toma C., Kuroki H., Nakasone N., Ehara M., Iwanaga M. Minor pilin subunits are conserved in Vibrio cholerae type IV pili. FEMSImmunol. Med. Microbiol. 2002; 33(1):35—40.

16. Miyazato T., Toma C., Nakasone N., Yamamoto K., Iwanaga M. Molecular analysis of VcfQ protein involved in Vibrio cholerae type IV pilus biogenesis. J. Med. Microbiol. 2003; 52(Pt 4):283—8. DOI: 10.1099/jmm.0.04967-0.

17. Titova S.V., Monakhova E.V., Alekseeva L.P., Pisanov R.V [Molecular genetic basis of biofilm formation as a component of Vibrio cholerae persistence in the water reservoirs of Russian Federation]. Ecological Genetics 2018; 16(4):23—32. DOI: 10.17816/ecogen16423-32.

18. Arkhangelskaya I.V., Nepomnyaschaya N.B., Monakhova E.V., Vodopyanov A.S., Vodopyanov S.O., Kruglikov VD. [Genetic diversity of the population of Vibrio cholerae non-O1/non-O139 circulating in Rostov region]. Public Health and Life Environment 2015; 3(264):25—8.

19. Hsiao A., Xu X., Kan B., Kulkarni R. V, Zhu, J. Direct regulation by the Vibrio cholerae regulator ToxT to modulate colonization and anticolonization pilus expression. Infect. Immun. 2009; 77(4):1383—8. DOI: 10.1128/iai.01156-08.

20. Marsh J.W., Sun D., Taylor R.K. Physical linkage of the Vibrio cholerae mannose-sensitive hemagglutinin secretory and structural subunit gene loci: identification of the mshG coding sequence. Infect. Immun. 1996; 64(2):460—5.

21. Hsiao A., Liu Z., Joelsson A., Zhu J. Vibrio cholerae virulence regulator-coordinated evasion of host immunity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006(39); 103:14542—7. DOI: 10.1073/pnas.0604650103.