Композиционный состав везикул атоксигенных штаммов Vibrio cholerae O1 El Tor и O139 серогрупп

Цель работы – изучение композиционного состава препаратов везикул (OMV) у штаммов Vibrio cholerae O1 El Tor (ctxAB^– tcpA^– ; ctxAB^– tcpA⁺ ) и О139 (ctxAB^– tcpA^– ) серогрупп, выделенных из различных источников. Материалы и методы. В работе использовали штаммы V. cholerae серогрупп О1 и О139, из которых были получены препараты OMV. Методом трансмиссионной электронной микроскопии (ТЭМ) изучали строение препаратов OMV. Полногеномное секвенирование ДНК проводили на платформе MiSeq. Нуклеотидные и соответствующие аминокислотные последовательности генов изучали c помощью биоинформационного анализа. Белковое профилирование проводили с помощью MALDI-TOF масс-спектрометрии. Ферментативные активности детектировали с использованием соответствующих сред и субстратов. Определение (поверхностных детерминант) липополисахарида (ЛПС) и белков наружной мембраны в составе OMV осуществляли методом иммуноферментного анализа. Анализ спектра жирных кислот (ЖК) проводили методом газожидкостной хроматографии масс-спектрометрии. Результаты и обсуждение. Получены препараты OMV из атоксигенных штаммов холерных вибрионов. ТЭМ выявлено, что OMV представлены структурами сферической формы около 40–200 нм. По данным полногеномного секвенирования установлено, что в составе OMV обнаружены фрагменты хромосом, содержащие гены штаммов V. cholerae серогрупп O1 и O139, из которых они выделены. Проведенный биоинформационный анализ выявил отличия в структуре гена ompT у исходных штаммов и у OMV, полученных из штаммов V. cholerae серогрупп O1 и O139. Ген ∆ompT препарата OMV V. cholerae O139-серогруппы был трункирован и образовывал пептид в 17 аминокислотных остатков (-LENHHQKNREPDKEFPY-). Анализ композиционного состава OMV выявил наличие в их составе ферментов (N-ацетил-β-D-глюкозаминидазы и ДНК-азы), белков наружных мембран (OmpT и OmpU), ЛПС, насыщенных, сis/trans-изомеров ненасыщенных ЖК и разветвленных ЖК. Обнаружены различия в композиционном составе OMV, полученных из атоксигенных штаммов V. cholerae серогрупп О1 и О139.

1. Луста К.А. Бактериальные мембранные внеклеточные нановезикулы: строение, биогенез, функции, использование в биотехнологии и медицине (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2015; 51(5):443–52. DOI: 10.7868/S0555109915040091.

2. Jan A.Т. Outer membrane vesicles (OMVs) of gram-negative bacteria: a perspective update. Front. Microbiol. 2017; 8:1053. DOI: 10.3389/fmicb.2017.01053.

3. Луста К.А., Кондашевская М.В. Участие внеклеточных мембранных нановезикул бактерий в патологических процессах (обзор литературы). Вестник новых медицинских технологий. Электронное издание. 2019; 2:148–57. DOI: 10.24411/2075-4094-2019-16306.

4. Kuehn M.J., Kesty N.C. Bacterial outer membrane vesicles and the host-pathogen interaction. Genes Dev. 2005; 19(22):2645– 55. DOI: 10.1101/gad.1299905.

5. Théry C., Zitvogel L., Amigorena S. Exosomes: composition, biogenesis and function. Nat. Rev. Immunol. 2002; 2(8):569–79. DOI: 10.1038/nri855.

6. Pilzer D., Gasser O., Moskovich O., Schifferli J.A., Fishelson Z. Emission of membrane vesicles: roles in complement resistance, immunity and cancer. Springer Semin. Immunopathol. 2005; 27(3):375–87. DOI: 10.1007/s00281-005-0004-1.

7. McBroom А.J., Kuehn M.J. Release of outer membrane vesicles by Gram-negative bacteria is a novel envelope stress response. Mol. Microbiol. 2007; 63(2):545–58. DOI: 10.1111/j.1365-2958.2006.05522.x.

8. Duperthuy M., Sjöström A.E., Sabharwal D., Damghani F., Uhlin B.E., Wai S.N. Role of the Vibrio cholerae matrix protein Bap1 in cross-resistance to antimicrobial peptides. PLoS Pathog. 2013; 9(10):e1003620. DOI: 10.1371/journal.ppat.1003620.

9. Kulp A., Kuehn M.J. Biological functions and biogenesis of secreted bacterial outer membrane vesicles. Annu. Rev. Microbiol. 2010; 64:163–84. DOI: 10.1146/annurev.micro.091208.073413.

10. Ellen A.F., Albers S.V., Huibers W., Pitcher A., Hobel C.F.V., Schwarz H., Folea M., Schouten S., Boekema E.J., Poolman B., Driessen A.J.M. Proteomic analysis of secreted membrane vesicles of archaeal Sulfolobus species reveals the presence of endosome sorting complex components. Extremophiles. 2009; 13(1):67–79. DOI: 10.1007/s00792-008-0199-x.

11. Elhenawy W., Debelyy M.O., Feldman M.F. Preferential packing of acidic glycosidases and proteases into Bacteroides outer membrane vesicles. mBio. 2014; 5(2):e00909-14. DOI: 10.1128/mBio.00909-14.

12. Deatherage B.L., Lara J.C., Bergsbaken T., Rassoulian Barrett S.L., Lara S., Cookson B.T. Biogenesis of bacterial membrane vesicles. Mol. Microbiol. 2009; 72(6):1395–407. DOI: 10.1111/j.1365-2958.2009.06731.x.

13. Renelli M., Matias V., Lo R.Y., Beveridge T.J. DNA-containing membrane vesicles of Pseudomonas aeruginosa PAO1 and their genetic transformation potential. Microbiology (Reading). 2004; 150(Pt. 7):2161–9. DOI: 10.1099/mic.0.26841-0.

14. Langlete P., Krabberød A.K., Winther-Larsen H.C. Vesicles from Vibrio cholerae contain AT-rich DNA and shorter mRNAs that do not correlate with their protein products. Front. Microbiol. 2019; 10:2708. DOI: 10.3389/fmicb.2019.02708.

15. Bankevich A., Nurk S., Antipov D., Gurevich A.A., Dvorkin M., Kulikov A.S., Lesin V.M., Nikolenko S.I., Pham S., Prjibelski A.D., Pyshkin A.V., Sirotkin A.V., Vyahhi N., Tesler G., Alekseyev M.A., Pevzner P.A. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing. J. Comput. Biol. 2012; 19(5):455–77. DOI: 10.1089/cmb.2012.0021.

16. Altschul S.F., Gish W., Miller W., Myers E.W., Lipman D.J. Basic local alignment search tool. J. Mol. Biol. 1990; 215(3):403–10. DOI: 10.1016/S0022-2836(05)80360-2.

17. Katoh K., Misawa K., Kuma K., Miyata T. MAFFT: a novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform. Nucleic Acids Res. 2002; 30(14):3059–66. DOI: 10.1093/nar/gkf436.

18. Дуванова О.В., Шиманюк Н.Я., Мишанькин Б.Н. Способность расщеплять твин 20 как дифференциальный тест для вибрионов О139 серовара различного происхождения. Клиническая лабораторная диагностика. 2000; 5:48–9.

19. Дуванова О.В., Мишанькин Б.Н., Водопьянов С.О., Писанов Р.В. Способ дифференциации штаммов Vibrio cholerae О139 серогруппы по алкилсульфатазной активности. Патент РФ № 2473697, опубл. 27.01.2013. Бюл. № 3.

20. O’Brien M., Colwell R.R. A rapid test for chitinase activi ty that uses 4-methylumbelliferryl-Nacetyl-β-D-glucosaminide. Appl. Environ. Microbiol. 1987; 53(7):1718–20. DOI: 10.1128/aem.53.7.1718-1720.1987.

21. Евдокимова В.В., Алексеева Л.П., Кретенчук О.Ф., Кругликов В.Д., Архангельская И.В., Бурша О.С. Иммуноферментные методы анализа в диагностике холеры. Клиническая лабораторная диагностика. 2016; 61(5):303–7. DOI: 10.18821/0869-2084-2016-61-5-303-307.

22. Евдокимова В.В., Алексеева Л.П., Кретенчук О.Ф., Кругликов В.Д., Архангельская И.В., Бурша О.С. Моноклональные антитела к термоcтабильным поверхностным антигенам холерных вибрионов О1- и О139-серогруппы. Эпидемиология и инфекционные болезни. 2015; 20(3):51–7.

23. Шипко Е.С., Дуванова О.В. Влияние температурного стресса на спектр жирных кислот штаммов Vibrio cholerae. Вестник Пермского университета. Серия Биология. 2022; 2:143‒54. DOI: 10.17072/1994-9952-2022-2-143-154.

24. Заднова С.П., Плеханов Н.А., Кульшань Т.А., Швиденко И.Г., Крицкий А.А. Система секреции шестого типа Vibrio cho lerae. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; 2:27–35. DOI: 10.21055/0370-1069-2022-2-27-35.

25. Бородина О.В., Водопьянов С.О., Водопьянов А.С., Олейников И.П., Чемисова О.С., Полеева М.В. Изучение встречаемости гена холодового шока csh1 у штаммов Vibrio cho lerae, циркулирующих на территории Российской Федерации. Бактериология. 2021; 6(3):22–3.