Уточнение систематического положения представителя рода Escherichia, выделенного из почвы

Цель работы – изучение фенотипических и генетических свойств Escherichia marmotae и филогенетических взаимоотношений с ранее описанными штаммами данного вида.
Материалы и методы. Культуры микроорганизмов выращивали на агаре LB при 37 °С. Определяли биохимическую (API 20 E), каталазную, оксидазную и гемолитическую активность. Оценку чувствительности к антимикробным препаратам проводили дискодиффузионным методом. Подтверждение видовой идентификации осуществляли методом MALDI-TOF MS. На платформе MGI выполняли полногеномное секвенирование и последующий SNP-анализ.
Результаты и обсуждение. Исследуемый штамм имеет следующие характеристики: грамотрицательные короткие слабоподвижные палочки; на среде Эндо формирует мелкие, ярко-малиновые с металлическим блеском колонии, на кровяном агаре – γ-гемолиз; оксидазоотрицательный, каталазоположительный. В геноме присутствует ряд важных маркеров, определяющих патогенность: сидерофоры, фактор вирулентности virK, фимбрии I типа, yad-фимбрии, амилоидные белки curli, гены системы секреции 3-го типа. Выявлена фенотипическая резистентность к цефиксиму, имипенему, гентамицину, тобрамицину, амикацину. Генетически штамм наиболее близок к изоляту, выделенному в Китае в 2012 г., и не имеет близкого родства со штаммами, выделенными на территории РФ в 2021 г. Филогеномный анализ штаммов E. marmotae показал дисперсную структуру изолятов различного происхождения, без четких закономерностей относительно географического происхождения или принадлежности к определенным видам животных. Таким образом, штаммы вида E. marmotae являются практически неотличимыми по фенотипическим признакам от Escherichia coli. Надежная идентификация штаммов E. marmotae возможна с помощью MALDI-TOF MS, секвенирования 16S рРНК или полного генома.

1. Chmel M., Ježek P., Šafránková R., Ileninová Z., Vlasatá V., Mališová L. Escherichia marmotae: a multidrug-resistant opportunistic human pathogen – first clinical isolation in the Czech Republic. Folia Microbiol. (Praha). 2025. DOI: 10.1007/s12223-025-01267-3.

2. Воробьев А.А., Быков А.С., редакторы. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учеб. пособие для студентов медицинских вузов. М.: Медицинское информационное агентство; 2003. С. 43–4.

3. Allocati N., Masulli M., Alexeyev M.F., Di Ilio C. Escherichia coli in Europe: an overview. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2013; 10(12):6235–54. DOI: 10.3390/ijerph10126235.

4. Gomes T.A.T., Ooka T., Hernandes R.T., Yamamoto D., Hayashi T. Escherichia albertii pathogenesis. EcoSal. Plus. 2020; 9(1):10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019. DOI: 10.1128/ecosalplus.ESP-0015-2019.

5. Shah A., Alam S., Kabir M., Fazal S., Khurshid A., Iqbal A., Khan M.M., Khan W., Qayyum A., Hussain M., El Askary A., Gharib A.F., Elesawy B.H., Bibi Y. Migratory birds as the vehicle of transmission of multi drug resistant extended spectrum β-lactamase producing Escherichia fergusonii, an emerging zoonotic pathogen. Saudi J. Biol. Sci. 2022; 29(5):3167–76. DOI: 10.1016/j.sjbs.2022.01.057.

6. Liu S., Jin D., Lan R., Wang Y., Meng Q., Dai H., Lu S., Hu S., Xu J. Escherichia marmotae sp. nov., isolated from faeces of Marmota himalayana. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2015; 65(7):2130–4. DOI: 10.1099/ijs.0.000228.

7. Denamur E., Clermont O., Bonacorsi S., Gordon D. The population genetics of pathogenic Escherichia coli. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(1):37–54. DOI: 10.1038/s41579-020-0416-x.

8. Walk S.T., Alm E.W., Gordon D.M., Ram J.L., Toranzos G.A., Tiedje J.M., Whittam T.S. Cryptic lineages of the genus Escherichia. Appl. Environ. Microbiol. 2009; 75(20):6534–44. DOI: 10.1128/AEM.01262-09.

9. Ocejo M., Tello M., Oporto B., Lavín J.L., Hurtado A. Draft genome sequence of Escherichia marmotae E690, isolated from beef cattle. Microbiol. Resour. Announc. 2020; 9(32):e00739-20. DOI: 10.1128/MRA.00739-20.

10. Thomson N.M., Gilroy R., Getino M., Foster-Nyarko E., van Vliet A.H.M., La Ragione R.M., Pallen M.J. Remarkable genomic diversity among Escherichia isolates recovered from healthy chickens. PeerJ. 2022; 10:e12935. DOI: 10.7717/peerj.12935.

11. Sivertsen A., Dyrhovden R., Tellevik M.G., Bruvold T.S., Nybakken E., Skutlaberg D.H., Skarstein I., Kommedal Ø. Escherichia marmotae – a human pathogen easily misidentified as Escherichia coli. Microbiol. Spectr. 2022; 10(2):e0203521. DOI: 10.1128/spectrum.02035-21.

12. Zhurilov P.A., Andriyanov P.A., Tutrina A.I., Razheva I.V., Liskova E.A., Gladkova N.A., Kashina D.D., Yashin I.V., Blokhin A.A. Characterization and comparative analysis of the Escherichia marmotae M-12 isolate from bank vole (Myodes glareolus). Sci. Rep. 2023; 13(1):13949. DOI: 10.1038/s41598-023-41223-0.

13. Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Колоджиева В.В., Азаров Д.В. Первая находка эмерджентного патогена Escherichia marmotae в Арктике. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2024; 23(5):50–5. DOI: 10.31631/2073-3046-2024-23-5-50-55.

14. Liu S., Feng J., Pu J., Xu X., Lu S., Yang J., Wang Y., Jin D., Du X., Meng X., Luo X., Sun H., Xiong Y., Ye C., Lan R., Xu J. Genomic and molecular characterisation of Escherichia marmotae from wild rodents in Qinghai-Tibet plateau as a potential pathogen. Sci. Rep. 2019; 9(1):10619. DOI: 10.1038/s41598-019-46831-3.

15. APIWEBTM. [Электронный ресурс]. URL: https://apiweb.biomerieux.com/ (дата обращения: 13.02.2025).

16. MALDI Biotyper 3.0. User Manual. Revision 1, January 2011. Bruker Daltonics GmbH.

17. Chen S., Zhou Y., Chen Y., Gu J. fastp: an ultra-fast all-inone FASTQ preprocessor. Bioinformatics. 2018; 34(17):i884-i890. DOI: 10.1093/bioinformatics/bty560.

18. Wick R.R., Judd L.M., Gorrie C.L., Holt K.E. Unicycler: Resolving bacterial genome assemblies from short and long sequencing reads. PLoS Comput. Biol. 2017; 13(6):e1005595. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1005595.

19. RAST Server. [Электронный ресурс]. URL: http://rast.nmpdr.org (дата обращения: 10.03.2025).

20. The Comprehensive Antibiotic Resistance Database. [Электронный ресурс]. URL: https://card.mcmaster.ca/home (дата обращения: 10.03.2025).

21. GitHub. [Электронный ресурс]. URL: https://github.com/tseemann/snippy (дата обращения: 01.07.2025).

22. Minh B.Q., Schmidt H.A., Chernomor O., Schrempf D., Woodhams M.D., von Haeseler A., Lanfear R. IQ-TREE 2: new models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era. Mol. Biol. Evol. 2020; 37(5):1530–4. DOI: 10.1093/molbev/msaa015.

23. Letunic I., Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL) v5: an online tool for phylogenetic tree display and annotation. Nucleic Acids Res. 2021; 49(W1):W293-W296. DOI: 10.1093/nar/gkab301.

24. Warr A.R., Giorgio R.T., Waldor M.K. Genetic analysis of the role of the conserved inner membrane protein CvpA in EHEC resistance to deoxycholate. J. Bacteriol. 2020; 203(6):e00661-20. DOI: 10.1128/JB.00661-20.

25. Detweiler C.S., Monack D.M., Brodsky I.E., Mathew H., Falkow S. virK, somA and rcsC are important for systemic Salmonella enterica serovar Typhimurium infection and cationic peptide resistance. Mol. Microbiol. 2003; 48(2):385–400. DOI: 10.1046/j.1365-2958.2003.03455.x.

26. Vega-Hernández R., Ochoa S.A., Valle-Rios R., Jaimes-Ortega G.A., Arellano-Galindo J., Aparicio-Ozores G., Ibarra J.A., Hernández-Castro R., Cruz-Córdova A., Xicohtencatl-Cortes J. Flagella, type I fimbriae and curli of uropathogenic Escherichia coli promote the release of proinflammatory cytokines in a coculture system. Microorganisms. 2021; 9(11):2233. DOI: 10.3390/microorganisms 9112233.

27. Croxen M.A., Finlay B.B. Molecular mechanisms of Escherichia coli pathogenicity. Nat. Rev. Microbiol. 2010; 8(1):26– 38. DOI: 10.1038/nrmicro2265.