Биологическая и генетическая характеристика нового бактериофага, выделенного из холерных вибрионов, изолированных от больного (Москва, 2023 г.)

В настоящее время холера остается актуальной инфекционной болезнью, требующей поиска новых альтернативных антимикробных агентов для лечения и профилактики, в роли которых могут выступать бактериофаги. Цель исследования – выделение нового бактериофага из культуры холерных вибрионов, изолированных от больного в Москве в 2023 г., и характеристика его биологических и генетических свойств. Материалы и методы. В работе использовали токсигенный штамм Vibrio cholerae O1 Ogawa 21197. Для изучения биологических свойств бактериофага (морфологии негативных колоний, чувствительности к высоким и низким температурам и хлороформу, литической активности и специфичности) использовали двухслойный агаровый метод Грациа. Морфологию фаговых частиц изучали в электронном микроскопе. Генетическая характеристика проведена на основе полногеномного секвенирования с использованием программ SeqAnalyzer, PhageAnalyzer 2.0, а также алгоритмов BLASTN 2.2.29 и BLASTX 2.12.0+. Результаты и обсуждение. Выделенный бактериофаг на питательных средах формирует прозрачные негативные колонии с неровным краем без вторичного роста и ореола. В электронной микроскопии выявлено, что бактериофаг имеет многогранную головку и короткий хвост. Фаг специфичен и обладает высокой литической активностью в отношении холерных вибрионов, выделенных от человека, чувствителен к нагреванию и устойчив к воздействию хлороформа и заморозке. Анализ результатов секвенирования показал, что бактериофаг принадлежит к классу Caudoviricetes семейства Zobellviridae, размер генома составляет 48 074 п.н. с содержанием G+C=42,7 %. Полученный геном проверен на гомологию нуклеотидной последовательности с последовательностями ДНК других бактериофагов. Обнаружено 9 геномов Vibrio phage семейства Zobellviridae класса Caudoviricetes с высоким процентом перекрытия, выделенных из воды в Индии.

1. Носков А.К., Кругликов В.Д., Москвитина Э.А., Миронова Л.В., Монахова Е.В., Соболева Е.Г., Чемисова О.С., Водопьянов А.С., Лопатин А.А., Иванова С.М., Меньшикова Е.А., Подойницына О.А., Ежова М.И., Евтеев А.В. Холера: анализ и оценка эпидемиологической обстановки в мире и России. Прогноз на 2023 г. Проблемы особо опасных инфекций. 2023; 1:56–66. DOI: 10.21055/0370-1069-2023-1-56-66.

2. Вспыхнет эпидемия? Журналист пула МИД РФ заразился холерой и привез ее в Москву. [Электронный ресурс]. URL: https://msk1.ru/text/health/2023/09/22/72733892/?ysclid=lt8j7kdcxs532579309 (дата обращения 03.06.2024).

3. Д’Эрелль Ф. Бактериофаг и феномен выздоровления. Тифлис: Изд-во Тифлис. гос. ун-та; 1935. 262 с.

4. Faruque S.M. Role of phages in the epidemiology of cholera. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2014; 379:165–80. DOI: 10.1007/82_2013_358.

5. Тюрина А.В., Гаевская Н.Е., Погожова М.П., Аноприенко А.О. Аспекты конструирования экспериментальных профилактических препаратов на основе холерных бактериофагов. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю.А. Овчинникова. 2021; 17(3):60–8.

6. Погожова М.П., Гаевская Н.Е., Водопьянов А.С., Писанов Р.В., Аноприенко А.О., Романова Л.В., Тюрина А.В. Биологические свойства и генетическая характеристика экспериментальных диагностических бактериофагов Vibrio cholerae. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2021; 98(3):290–7. DOI: 10.36233/0372-9311-39.

7. Адамс М. Бактериофаги. М.: Изд-во иностр. лит-ры; 1961. 527 с.

8. Рациональное применение бактериофагов в лечебной и противоэпидемической практике. Методические рекомендации. М.; 2014. 32 с.

9. Кудрякова Т.А., Евтеева Е.И., Македонова Л.Д., Саямов С.Р., Дудкина О.В., Смирнова Е.В. Изучение биологических свойств холерных фагов и штаммов вибрионов Эль-Тор, выделенных из внешней среды Донецка. Гигиена и санитария. 1993; 12:14–7.

10. Гаевская Н.Е., Кудрякова Т.А., Македонова Л.Д., Качкина Г.В. Идентификация и дифференциация бактериофагов патогенных для человека вибрионов. Клиническая лабораторная диагностика. 2015; 4:62–4.

11. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии: Молекулярное клонирование. Пер. с англ. под ред. А.А. Баева, К.Г. Скрябина. М.: Мир; 1984. 479 с.

12. Andrews S. FastQC: a quality control tool for high throughput sequence data. 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc.

13. Вankevich 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.

14. Bolger A.M., Lohse M., Usadel B. Trimmomatic: a flexible trimmer for Illumina sequence data. Bioinformatics. 2014; 30(15):2114–20. DOI: 10.1093/bioinformatics/btu170.

15. Погожова М.П., Гаевская Н.Е., Тюрина А.В., Аноприенко А.О. Создание коллекции фагов патогенных вибрионов и ее применение в диагностических и профилактических целях. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю.А. Овчинникова. 2023; 19(3):37–45.

16. Seed K.D., Bodi K.L., Kropinski A.M., Ackermann H.W., Calderwood S.B., Qadri F., Camilli A. Evidence of a dominant li neage of Vibrio cholerae-specific lytic bacteriophages shed by cho lera patients over a 10-year period in Dhaka, Bangladesh. mBio. 2011; 2(1):e00334-10. DOI: 10.1128/mBio.00334-10.

17. Seed K.D., Yen M., Shapiro B.J., Hilaire I.J., Charles R.C., Teng J.E., Ivers L.C., Boncy J., Harris J.B., Camilli A. Evolutionary consequences of intra-patient phage predation on microbial populations. Elife. 2014; 3:e03497. DOI: 10.7554/eLife.03497.

18. Rodionov D.A., Vitreschak A.G., Mironov A.A., Gelfand M.S. Comparative genomics of the vitamin B12 metabolism and regulation in prokaryotes. J. Biol. Chem. 2003; 278(42):41148–59. DOI: 10.1074/jbc.M305837200.

19. Flayhan A., Wien F., Paternostre M., Boulanger P., Breyton C. New insights into pb5, the receptor binding protein of bacteriophage T5, and its interaction with its Escherichia coli receptor FhuA. Biochimie. 2012; 94(9):1982–9. DOI: 10.1016/j.biochi.2012.05.021.