SOVMESTNOE VLIYaNIE IONOV ZhELEZA V SREDE I SISTEMY QUORUM SENSING NA VIRULENTNOST' BAKTERIY SERRATIA PROTEAMACULANS

Abstract



Full Text

Введение. Бактерии рода Serratia являются факультативными патогенами, которые могут вызывать больничные инфекции. Эти бактерии устойчивы к стандартным методам дезинфекции и многим антибиотикам, что осложняет поиск способов борьбы с этими бактериями. Ранее мы показали, что бактерии S. proteamaculans способны к инвазии в клетки эукариот [1]. Одним из факторов, определяющих интенсивность проникновения бактерий S. proteamaculans, является порообразующий токсин ShlA [2], активность которого регулируется концентрацией ионов железа в среде. Показано, что МЕДИЦИНСКИЙ АКАДЕМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2016 г., ТОМ 16, № 4 93 в условиях недостатка железа в среде может происходить не только активация порообразующих токсинов патогенных бактерий, но и индукция экспрессии других факторов вирулентности [3, 4]. Железо в ростовой среде может быть как независимым регулятором факторов вирулентности, так и работать в тесном контакте с системой Quorum Sensing (QS) [5, 6], регулирующей многие вирулентные факторы бактерий в ответ на изменение плотности популяции. Поэтому использование QS-регуляции считается перспективным в качестве потенциальной мишени для борьбы с инфекционными заболеваниями. Предполагается, что при подавлении QS-систем патогенные бактерии будут становиться непатогенными без применения антибиотиков и других лекарственных средств. Показано, что подавление системы QS может уменьшать степень патогенности бактерий для животных. Цель данной работы состояла в изучении совместного влияния концентрации ионов железа и QS-системы на поро-образующий токсин и способность бактерий S. proteamaculans проникать в культивируемые клетки человека. 500-, 400- Д 300-ы § 2001000-----і----і--w.t. SprR(-) Sprl(-) а СИ Контроль СИ 2,2’-бипиридил гом LuxI является синтаза SprI, катализирущая реакцию получения сигнальной молекулы N-ацил-гомосеринлак-тон (АГЛ). При высокой концентрации АГЛ в среде он связываются с бактериальным фактором SprR, гомологичным LuxR, позволяя регулировать транскрипцию генов мишеней. По данным микробиологического теста в результате инактивации генов SprR и SprI системы QS происходит увеличение инвазивной активности бактерий в 2-3 раза (рис. а). При этом результаты гемолитического теста показали, что инактивация генов SprR и SprI практически не влияет на активность порообразующего токсина (рис. б). Известно, что синтез порообразующего токсина ShlA активируется при уменьшении концентрации железа в среде. Уменьшение количества железа в среде добавлением 2,2’-бипиридила приводит к увеличению гемолитической активности в 5 раз и инвазивной активности бактерий дикого штамма S. proteamaculans в 2 раза [2]. Рост в обедненной железом среде мутантных бактерий S. proteamaculans, б СИ Контроль СИ 2,2’-бипиридил Рисунок. Влияние инактивации генов SprR и SprI в среде, обедненной железом, на инвазивную активность и синтез токсина ShlA. Бактерии растили в среде LB и среде LB с добавлением 0,3 мМ 2,2’-бипиридила. С помощью микробиологического метода определяли интенсивность инвазии (а) и с помощью гемолитического теста на эритроцитах определяли активность порообразующего токсина ShlA (б). Материалы и методы исследования. Инактивация генов. Для инактивации системы QS в гены SprI и SprR были вставлены кассеты с геном резистентности к гентами-цину (штаммы любезно предоставлены сотрудниками лаборатории И. А. Хмель, ИМГ РАН) Микробиологический метод. Одинаковое количество бактерий, определенное по оптической плотности, осаждали на поверхность клеток карциномы шейки матки человека HeLaM 5 мин со скоростью 2000 об/мин при 18 С. После 2,5 ч инкубации внеклеточные бактерии убивали инкубацией клеток в среде с канамицином (100 мкг/мл, 1 ч). Клетки разрушали 1,5%-м раствором дезоксихолата натрия, проводили высев на 1,5%-й LB -агар и определяли эффективность инвазии, подсчитывая количество колониеобразующих элементов. Гемолитический тест. Одинаковое количество бактерий инкубировали с 2% эритроцитами морской свинки 1 ч при температуре 37 С. Об активности гемолизина судили по изменению окраски раствора при высвобождении гемоглобина в результате разрушения эритроцитов. Результаты и их обсуждение. Бактерии S. proteamaculans обладают системой QS Lux-типа, которая состоит из двух белков LuxI и LuxR. В S. proteamaculans гомолов которых гены SprR и SprI системы QS инактивированны, не влияет на активность токсина ShlA (рис. б) и вместо увеличения приводит к уменьшению инвазивной активности в 3 раза (рис. а). Заключение. В отсутствие чувствительности бактерий к плотности популяции при уменьшении концентрации железа не происходит активация порообразующего токсина, а к уменьшению инвазивной активности бактерий приводит изменение активности других факторов вирулентности.

About the authors

O A Tsaplina

Email: olga566@mail.ru

References

  1. Выявление актиназной активности протеализина / Цаплина О. А., Ефремова Т. Н., Кевер Л. В., Комиссарчик Я. Ю., Демидюк И. В., Костров С. В., Хайтлина С. Ю. // Биохимия.- 2009.- Т. 74, № 6.- 797-804 с.
  2. Tsaplina O., Bozhokina E., Mardanova A., Khaitlina S. Virulence factors contributing to invasive activities of Serratia grimesii and Serratia proteamaculans // Arch Microbiol.- 2015.- Vol. 197 (3).- P. 481-488.
  3. Effect of iron concentration on the growth rate of Pseudomonas syringae and the expression of virulence factors in hrp-inducing minimal medium / Kim B. J., Park J. H., Park T. H., Bronstein P. A., Schneider D. J., Cartinhour S. W., Shuler M. L. // Appl Environ Microbiol.- 2009.- Vol. 75 (9).- P. 2720-2726.
  4. Expression of virulence factors by Staphylococcus aureus grown in serum / Oogai Y., Matsuo M., Hashimoto M., Kato F., Sugai M., Komatsuzawa H. // Appl Environ Microbiol.- 2011.- Vol. 77 (22).- P. 8097-8105.
  5. Fong K. P., Gao L., Demuth D. R. LuxS and arcB control aerobic growth of Actinobacillus actinomycetemcomitans under iron limitation // Infect Immun.- 2003.- Vol. 71 (1).- P. 298-308.
  6. Iron and quorum sensing coordinately regulate the expression of vulnibactin biosynthesis in Vibrio vulnificus / Wen Y., Kim I. H., Son J. S., Lee B. H., Kim K. S. // J Biol Chem- 2012.- Vol. 287 (32).- P. 26727-26739.

Statistics

Views

Abstract - 28

PDF (Russian) - 0

Cited-By


PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2016 Tsaplina O.A.

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