WHOLE-GENOME SEQUENCING OF PROBIOTIC BACTERIA L. HELVETICUS D75 AND L. HELVETICUS D76 AND DETECTION OF GENETIC CLUSTERS OF BACTERIOCINS SYNTHESIS

Abstract



В медицинской практике дл профилактики пробиотических бактерий [1]. Дл создани новых и лечения заболеваний ЖКТ применяется мно- и улучшения уже существующих симбиотических жество различных пробиотических препаратов. бактериальных препаратов необходима информа-Наиболее эффективными вл ютс препараты, ци об устройстве геномов, метаболоме и уровне созданные на основе симбиотических ассоциаций экспрессии генов бактерий, входящих в их состав. Для получения полных нуклеотидных последовательностей геномов пробиотических штаммов Lactobacillus helveticus D75 и Lactobacillus helveticus D76, входящих в состав симбиотического пробиотического комплекса Витафлор®, было проведено полногеномное секвенирование по технологии SMRT PacBIO RS II (лаборатория Macrogen, Республика Корея). Сборка геномов de novo осуществлялась по методу HGAP (программа SMRT Portal v. 2.3.0) [2]. Библиотеки прочтений для исследуемых штаммов состоят из 92790 прочтений для штамма L. helveticus D75 и 77334 прочтений для штамма L. helveticus D76. Значение N50 для библиотек прочтений соответствует 23 981 паре оснований (п.о.) и 18 990 п.о. дл штаммов L. helveticus D75 и D76 соответственно. Протяженность собранных геномов составл ет 2053066 п.о. (покрытие прочтени ми х422,69) для штамма L. helveticus D75 и 2058319 п.о. (покрытие прочтени ми х375) дл штамма L. hel-veticus D76. В составе генома L. helveticus D75 обнаружено 2092 гена: 317 псевдогенов, 1693 белок-кодирующих гена, 15 генов рРНК, 64 гена тРНК и 3 других гена РНК. В составе генома L. helveticus D76 обнаружено 2097 генов: 321 псевдоген, 1694 белок-кодирующих гена, 15 генов рРНК, 64 гена тРНК и 3 других гена РНК. В геномах штаммов L. helveticus D75 и D76 обнаружено по 3 генетических блока CRISPR-кассет. Данные генетические структуры повышают устойчивость исследуемых штаммов к бактериофагам. Большое количество псевдогенов свя -зано со значительной редукцией геномов штаммов L. helveticus D75 и D76 в результате активного использовани в биотехнологическом производстве, включающем рост на богатых питательных средах. В ходе генетического анализа методами биоинформатики проведена точная видовая классификация штаммов D75 и D76, позволяющая о тнести их к виду L. helveticus, а не к виду L. acidophilus как считалось ранее. При помощи анализа средней нуклеотидной идентичности (ANI) осуществлена генетическа классификаци геномов исследуемых штаммов в базе данных National Center for Biotechnology Information (NCBI) с последующим подтверждением полученных результатов в программе JSpecies. Для программы JSpecies в качестве референсных штаммов были выбраны штаммы L. helveticus DPC4571, L. hel-veticus R0052, L. helveticus CNRZ 32, L. helveticus H9, L. helveticus H10, L. helveticus CAUH18, L. acidophilus NCFM, L. acidophilus La-14, L. acidophilus ATCC 4356, L. acidophilus 4796, L. acidophilus CFH, L. acidophilus FSI4 и L. acidophilus WG-LB-IV. Ранее у штаммов L. helveticus D75 и D76 микробиологическими и биохимическими методами была обнаружена специфическая антагонистическая активность против патогенных штаммов бактерий [3]. В настоящей работе обнаружен каскад генов синтеза бактериоцина гельветицина J, внос щих существенный вклад в про вление данного пробиотического свойства у штаммов L. helveticus D75 и D76. Методом ПЦР в реальном времени показан индуцибельный характер синтеза гельветицина J у исследуемых штаммов. При культивировании штаммов L. helveticus D75 и D76 добавление в среду роста модельной смеси карбоновых кислот, их солей и аминокислот (препарат Актофлор-С®) приводит к усилению их антагонистической активности против патогенных тест-культур Escherichia coli O75 и Salmonella enteritidis 209. Одновременно с усилением антагонизма наблюдаетс увеличение экспрессии генов, принимающих участие в синтезе бактериоцина гельветицина J. В результате исследовани были получены полные нуклеотидные последовательности замкнутых кольцевых геномов штаммов L. helveticus D75 и D76 (идентификационные номера в базе данных NCBI - CP020029.1 и CP016827.1 соответственно). Установлена точная видовая принадлежность исследуемых штаммов к виду L. helveticus. Вы в-лен индуцибельный характер синтеза бактериоцина гельветицина J у штаммов L. helveticus D75 и D76. На основании полученных данных выдвинуто предположение о том, что филогенетическое расхождение между двумя близкородственными бактериальными штаммами L. helveticus D75 и D76 произошло сравнительно недавно.

V A Toropov

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

O N Shalaeva

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Ye K Roshchina

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

T Ya Vakhitov

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

S I Sitkin

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

  1. Flesch A.G., Poziomyck A.K., Damin D.C. The therapeutic use of symbiotics // ABCD Arq. Bras. Cir. Dig. 2014. Vol. 27 (3). P. 206-209.
  2. Chin C.S., Alexander D.H., Marks P., Klammer A.A., Drake J., Heiner C., Clum A., Copeland A., Huddleston J., Eichler E.E., Turner S.W., Korlach J. Nonhybrid, finished microbial genome assemblies from long-read SMRT sequencing data // Nat. Methods. 2013. Vol. 10 (6). P. 563-569. doi: 10.1038/nmeth.2474.
  3. Вахитов Т.Я., Вербицкая Н.Б., Добролеж О.В., Полевая Е.В., Кобатов А.И. Влияние метаболитов пробиотических и патогенных бактерий на антагонистическую активность Lactobacillus acidophilus Д№75 // Научный журнал КубГАУ. 2013. № 92 (08). С. 1-19. URL: http://ej.kubagro.ru/ 2013/08/pdf/22.pdf. [Vakhitov T.Y., Verbitskaya N.B., Dobrolezh O.V., Polevaya E.V., Kobatov A.I. The effect of probiotic and pathogenic bacteria metabolites on antagonistic activity of Lactobacillus acidophilus D№75 // Nauchnyiy zhurnal KubGAU. 2013. N 92 (08). P. 1-19.]

Views

Abstract - 37

PDF (Russian) - 1

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2017 Toropov V.A., Shalaeva O.N., Roshchina Y.K., Vakhitov T.Y., Sitkin S.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies