Автореферат (Структура острова патогенности XII стрептококков группы В)

Санкт-Петербургский государственный университетНа правах рукописиКУЛЕШЕВИЧЕвгения ВладимировнаСТРУКТУРА ОСТРОВА ПАТОГЕННОСТИ XIIСТРЕПТОКОККОВ ГРУППЫ В03.02.03 – микробиологияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата биологических наукСанкт-Петербург20152Работа выполнена в отделе молекулярной микробиологии Федеральногогосударственного бюджетного научного учреждения «Институтэкспериментальной медицины»Научный руководитель:Суворов Александр Николаевич,доктор медицинских наук, профессорОфициальные оппоненты:Нарвская Ольга Викторовна, доктор медицинских наук,профессор, зав.

лабораторией молекулярноймикробиологии ФБУН НИИ эпидемиологии имикробиологии имени ПастераСбойчаков Виктор Борисович, доктор медицинскихнаук, профессор, зав. кафедрой микробиологии ФГБВОУВПО Военно-медицинская академия имени С.М. КироваВедущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятиеГосударственный научно-исследовательский институтособо чистых биопрепаратов Федерального медикобиологического агентстваЗащита состоится «______»________________2015 г. в___________ на заседаниидиссертационного совета ДМ212.232.07 по защите докторских и кандидатскихдиссертаций при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, Биологический факультет,аудитория_______С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им.

М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета и на сайте spbu.ruАвтореферат разослан «_________»_________________ 2015 г.Ученый секретарьдиссертационного советаЕ. И. Шарова3Общая характеристика работыАктуальность темыСтрептококки группы В (СГВ) или Streptococcus agalactiae, впервыевыделенные у коров, больных маститом, длительное время рассматривалисьисключительно как возбудители заболеваний животных. И лишь начиная с 90-хгодов XX века для научного сообщества стало очевидным, что СГВ способнывызывать тяжелые инфекции у человека (Тотолян и др., 2009).

Большинствоисследователей относят эти бактерии к условно-патогенным микроорганизмам(Покровский и др., 2006), которые вызывают в определенных условиях целый рядзаболеваний (Тотолян и др., 2009). Инфекция СГВ у беременных может приводитьк тяжелым патологиям новорожденных в форме сепсиса, менингита и пневмонии.Смертность новорожденных при развитии заболеваний достигает 4-6% (Verani etal., 2010).

СГВ также являются причиной многих заболеваний взрослых людей, аименно пневмонии, перитонита, артрита, менингита, эндокардита, абдоминальногоабсцесса, кистозного фиброза, некротизирующего фасциита, инфекцийурогенитального тракта, кожи, мягких тканей и костей (Bishop et al., 2007; Martinset al., 2007; van der Mee-Marquet et al., 2008; Eickel et al., 2009; Imam et al., 2012;Sambola et al., 2012; Ulett et al., 2012; Cheng et al., 2013).Установлено, что СГВ вызывают заболевания у самых различных видовмлекопитающих: крупного рогатого скота, собак, кошек, слонов, кур, верблюдов,лошадей, обезьян, нутрий, хомяков, мышей, морских млекопитающих,крокодилов, лягушек и различных рыб (Bishop et al., 2007; Evans et al., 2008;Richards et al., 2011; Pereira et al., 2013).

Таким образом, СГВ обладаютспособностью колонизировать различные экологические ниши и являютсяпричиной развития инфекционного процесса как у людей, так и животных, что вомногом обусловлено особенностями генетической организации стрептококковгруппы В, содержащих в геноме множественные мобильные генетическиеэлементы.Мобильные генетические элементы (плазмиды, транспозоны, бактериофагии острова патогенности) вносят существенный вклад в формированиевирулентного фенотипа патогенных микроорганизмов. Острова патогенностихарактеризуются целым рядом структурных и генетических особенностей, вчастности, наличием генов патогенности и генов, кодирующих системы секреции(Hacker, Carniel, 2001; Chen et al., 2007).

Они могут мигрировать как в пределаходного генома, так и участвовать в генетическом обмене. Острова патогенностиучаствуют в эволюции бактерий, способствуя выживанию микроорганизма ворганизмехозяина.Миграцияострововприводиткобразованиювысоковирулентных эпидемических штаммов бактерий за счет получения геновпатогенности от других бактерий. На острове патогенности XII СГВ локализован4ген sspB1, кодирующий поверхностный адгезин, относящийся к системе секрецииV типа, а также кластер генов, кодирующих систему секреции IV типа. Высказанопредположение, что продукты генов sspB семейства влияют на развитиевнутриутробной инфекции в организме плода или новорожденных детей и могутспособствовать адгезии СГВ к эпителию мочеполового тракта (Зациорская и др.,2006; Suvorov et al., 2006).

Присутствие гена sspB1, а также генов других факторовпатогенности на данном острове может усиливать вирулентность СГВ,способствуя формированию эпидемически актуальных штаммов. Однакоинформации об организации данного острова патогенности и егораспространенности среди штаммов СГВ в научной литературе недостаточно.Учитывая тот факт, что остров патогенности XII по всем имеющимся признакамотносится к мобильным генетическим элементам, способным влиять на степеньпатогенности бактерии, в настоящей работе была поставлена задача изученияраспространенности и организации острова патогенности XII в геноместрептококков группы В.Степень разработанности темыСтрептококки группы В обладают широким набором различных факторовпатогенности, что определяет различия в вирулентности отдельных штаммов, приэтом многие гены, кодирующие факторы патогенности, локализованы намобильныхгенетическихэлементах.Полногеномноесеквенированиестрептококков группы В позволило установить, что в состав генома этих бактерийпомимо «коровой» части входят разнообразные мобильные генетическиеэлементы.

В геноме СГВ по данным различных авторов обнаружено от 14 до 15островов патогенности, несущих разнообразные детерминанты вирулентности, чтосоставляет около 17% всего генома СГВ (Ferretti, Suvorov, 2002; Glaser et al., 2002;Tettelin et al., 2002).В связи с этим понимание характера организации мобильных элементовСГВ и роль генов, кодирующих отдельные факторы патогенности, важно длявыяснения вклада данных факторов в формирование вирулентного фенотипа ипатогенеза стрептококковых заболеваний.Первоначально в штамме O9OR СГВ методом вычитающей гибридизациибыл обнаружен ген поверхностного адгезина sspB1 (Suvorov, Ferretti, 2004).Позднее в результате поиска гомологов sspB1 в других штаммах СГВ былобнаружен ген sspB1a (Suvorov et al., 2006).

Наличие генов sspB семействакоррелировало с возникновением инфекций в урогенитальном тракте (Суворов идр., 2005). Анализ литературы, а также нуклеотидных последовательностейгеномов СГВ показал, что гены sspB1, sspB1а, а также scpB и lmb, кодирующиеС5а пептидазу и ламинин-связывающий белок соответственно, локализованы наострове патогенности XII СГВ (Glaser et al., 2002; Herbert et al., 2005; Suvorov et al.,52006). Другие авторы полагают, что эта область острова патогенности XII, заисключением генов, фланкирующих scpB и lmb, является конъюгативнымэлементом (Tettelin et al., 2002; Brochet et al., 2008).

Гены scpB и lmb, по мнениюFranken и Al Safadi, локализованы на сложном транспозоне (Franken et al., 2001;Al Safadi et al., 2010).Белок SspB1, как фактор патогенности, включен в состав разрабатываемой вОтделе молекулярной микробиологии вакцины против СГВ.Таким образом, в литературе отсутствует единое мнение об организациимобильного генетического элемента (острова патогенности XII), а также егораспространенности среди штаммов СГВ.Все вышеперечисленное определило цели и задачи данного исследования.Цель исследованияЦелью исследования является определение распространенности и изучениегенетической организации острова патогенности XII в штаммах стрептококковгруппы В.Задачи исследования1) Определить распространенность острова патогенности XII, ассоциированного сгеном sspB1, среди штаммов стрептококков группы В, выделенных в России изарубежных странах.2) Установить генетическую организацию острова патогенностиXIIстрептококков группы В.3) Выявитьраспространенностьмобильногогенетическогоэлемента,ассоциированного с геном sspB1а, среди штаммов стрептококков группы В.4) Сравнить организацию мобильных генетических элементов, ассоциированных сгенами sspB1 и sspB1а, среди штаммов стрептококков группы В.5) Сконструировать новые векторы для экспрессии и инактивации гена sspB1.Научная новизнаВ результате проведенной работы получены новые данные об организацииучастка генома, кодирующего несколько факторов патогенности.

Впервыеустановлено, что остров патогенности XII, на котором локализован ген sspB1,состоит из трех мобильных генетических элементов, а именно: сложноготранспозона (PAI-C), геномного островка (PAI-B) и острова патогенности (PAI-A).Впервые определена распространенность острова патогенности PAI-A,ассоциированного с геном sspB1, среди штаммов СГВ из России (СанктПетербурга) (14%). Данный мобильный генетический элемент не был обнаружен вштаммах из США, Германии, Великобритании, Португалии, Анголы, Чешскойреспублики. Каждый элемент характеризуется гетерогенностью по составу6включенных в него генов. Выдвинуто предположение о том, что интеграциягеномного островка и острова патогенности происходит за счет прямых повторов,локализованных на концах мобильных генетических элементов.