Автореферат (Структура острова патогенности XII стрептококков группы В), страница 3

Стрелками обозначены относительныеразмеры и направление трансляции генов, локализованных на «острове патогенности».Рисунок 1 – Генетическая организация острова патогенности XII СГВ11gbs1343gbs1348gbs1352sspB1gbs1360gbs1364gbs1376РоссияA------+2РоссияB-++---+1РоссияC+-----+10РоссияD+++++++5РоссияE-++++-+1РоссияF++-++-+12СШАA------+9ЧешскаяA------+штаммовСтрана95ЧислоТипорганизациигенома*Таблица 1 – Анализ штаммов стрептококков группы В методом ПЦРреспублика16ГерманияA------+10ВеликобританияA------+12ПортугалияA------+44ПортугалияGntntnt-ntntnt19АнголаGntntnt-ntntnt* Типы организации генома представлены в виде буквенных обозначенийnt – не тестированы123530Великобритания25Германия20ПортугалияРоссия15США10Чешская республикаАнгола50IaIbIIIIIIVVVIVII VIII NTРисунок 2 – Серотипы штаммов СГВРисунок 3 – Дендрограмма белков SspB1, SspB1a и их гомологовОпределение распространенности гена sspB1aРоссийские и зарубежные штаммы СГВ, у которых отсутствовал ген sspB1,проанализировали на наличие гена sspB1a.

В результате было обнаружено, чтораспространенность гена sspB1a среди штаммов СГВ различного географическогопроисхождения оказалась значительно выше по сравнению с таковой гена sspB1(рисунок 4).13Определение области интеграции острова патогенности, ассоциированного сгеном sspB1Исследование распространенности острова патогенности XII среди штаммовСГВ выявило определенное противоречие в данных научной литературы,посвященной организации геномов СГВ. Известно, что ген scpB, первоначальнолокализованный на PAI XII, встречается у 100% штаммов, выделенных отчеловека (Chmouryguina et al., 1996; Dmitriev et al., 1999; Glaser et al., 2002).Однако по результатам ПЦР анализа остров патогенности XII был обнаружентолько у 14% штаммов СГВ из России.

В связи с этим было сделанопредположение о том, что ген scpB не обязательно принадлежит к PAI XII, аможет быть локализован на другом генетическом элементе. Так, показано, чтогены scpB и lmb входят в состав сложного транспозона (Franken et al., 2001; AlSafadi et al., 2010). Анализ результатов ПЦР и компьютерных данных выявилприсутствие в составе PAI XII трех мобильных генетических элементов: сложноготранспозона (PAI-С), геномного островка (PAI-В) и острова патогенности,ассоциированного с геном sspB1 (PAI-A).Рисунок 4 – Распространенность генов sspB1a и sspB1 среди штаммов СГВВ межгенном пространстве генов gbs1324-gbs1325 и gbs1373-gbs1374 былиобнаружены нуклеотидные последовательности, образующие вторичныеструктуры в виде «шпилек».

Наличие двух «шпилек» в областях gbs1324-gbs1325и gbs1373-gbs1374 допускает возможность ошибки репликации хромосомной ДНКс «выщеплением» мобильного элемента в виде автономного ДНК фрагмента.В геноме штамма 2603V/R в области острова патогенности XIIприсутствуют гомологи генов, локализованных на PAI 89К Streptococcus suis14(Chen et al., 2007, Li et al., 2011). Такие же прямые повторы были обнаружены наинтегративных конъюгативных элементах, прилегающих к гену рибосомногобелка, у штаммов СГВ NEM316, 2603V/R, A909 (Brochet et al., 2008). В результатекомпьютерного поиска повторы были обнаружены на 3’ конце гена gbs1374,кодирующего рибосомный белок 50S, и в межгенном пространстве генов gbs1313gbs1314, gbs1324-gbs1325.

Повторы в межгенном пространстве gbs1313-gbs1314,gbs1324-gbs1325 и на 3’ конце гена gbs1374 подтверждают выдвинутую, наосновании данных ПЦР, гипотезу о комплексной организации островапатогенности XII, включающего три мобильных генетических элементов (рисунок5). Способность острова патогенности PAI-А и геномного островка PAI-Bвыходить из генома как совместно, так и по отдельности была показана сиспользованием ПЦР анализа.Рисунок 5 – Структура острова патогенности XIIТак как было установлено, что остров патогенности XII включает все триупомянутые структуры, однако приведенные выше данные о распространенностиэтого острова среди штаммов СГВ относятся не ко всему генетическому элементу,а только к той его части, которая ассоциирована с геном sspB1 и обозначенномукак PAI-A.

Таким образом, распространенность острова патогенности PAI-Aсоставляет 14%, тогда как в геноме изученных зарубежных штаммов данныйэлемент не был обнаружен.15Сравнительный анализ острова патогенности, ассоциированного с геномsspB1, с островом патогенности, ассоциированным с геном sspB1aОстров патогенности PAI-A содержит ген sspB1.

Гомолог гена sspB1 – генsspB1а также локализован на мобильном генетическом элементе, который вданном исследовании был обозначен, как PAI-A1.Сравнительный анализ структуры островов патогенности, ассоциированныхс генами sspB1 и sspB1а, позволил сформулировать предположение о том, чтоострова патогенности PAI-A и PAI-A1 являются независимыми мобильнымигенетическими элементами, а существенные отличия в их генетическойорганизации указывает на то, что дивергенция данных мобильных генетическихэлементов от общего предка произошла достаточно давно. Локализацияидентичных прямых повторов на концах данных мобильных генетическихэлементов, имеющих гомологичные области, может привести к формированиюнового генетического элемента.Молекулярно-генетический анализ штаммов СГВ, использованных в работепоказал, что распространенность гена sspB1a оказалась значительно выше, чемраспространенность гена sspB1.

Следовательно, распространенность островапатогенности PAI-A1, ассоциированного с геном sspB1a, превышаетраспространенность острова патогенности PAI-A, ассоциированного с геномsspB1. Штаммы СГВ, несущие PAI-A1, в отличие от штаммов с PAI-Aциркулируют не только в России, но и в зарубежных странах.Не обнаружено корреляции между наличием гена sspB1a, острова PAI-A1 исеротипом СГВ.В Санкт-Петербурге (Россия) циркулируют штаммы СГВ, содержащиенесколько вариантов островов патогенности, гомологичных PAI-A и PAI-A1.Анализ штаммов из Португалии и Анголы на наличие генов, ассоциированныхс геном sspB1aВ связи с отсутствием PAI-A в штаммах из стран зарубежья, коллекцияштаммов СГВ из Португалии и Анголы была проанализирована на наличие геновмобильных генетических элементов PAI-A1 и PAI-В, распространенность которыхсоставила 13% и 87% соответственно.

Объединив с ранее полученнымирезультатами, выявили, что геномный островок PAI-В встречается у 66% штаммовСГВ, а остров патогенности PAI-A1 – у 33% штаммов, что указывает на большуюраспространенность по сравнению с островом патогенности PAI-A.ЗаключениеСтрептококки группы В являются актуальными возбудителями тяжелых ичасто смертельных заболеваний человека и животных. Относительно высокая16скорость эволюции генома СГВ обусловлена присутствием мобильныхгенетических элементов, в частности островов патогенности, несущих гены,способствующие быстрой адаптации микроорганизма к новым экологическимнишам.Проведенное исследование было посвящено одному из таких мобильныхгенетических элементов – острову патогенности XII, присутствие которого вгеноме СГВ ассоциировано с вирулентным фенотипом. Установлено, что в геномештаммов СГВ, изолированных в различных географических регионах,гетерогенный по структуре остров патогенности XII встречается с разнойчастотой. Анализ генетический организации выявил три мобильных элемента всоставе острова патогенности XII: сложный транспозон PAI-C, геномный островокPAI-B и один из двух вариантов острова патогенности: PAI-A или PAI-A1а,ассоциированных с генами sspB1 или sspB1a (гомолог sspB1) соответственно.Рекомбинантный фрагмент белка SspB1 (продукт гена sspB1) используется вкачестве одного из компонентов разрабатываемой в отделе молекулярноймикробиологии вакцины против СГВ.В работе осуществлено клонирование фрагмента гена sspB1 вэкспрессионном векторе и созданы новые конструкции для инактивации генаsspB1.Установлено, что доля штаммов (зарубежных), несущих PAI-A1,значительно превышала таковую для PAI-A.

Данные последовательностикодируют глюкан-связывающие белки и адгезины – факторы вирулентностимногих грамположительных патогенных стрептококков и энтерококков. Наличиенескольких мобильных элементов в составе изученного острова патогенности XIIСГВ свидетельствует о возможности формирования новых мобильныхгенетических элементов посредством горизонтального переноса генов.Выявленное методом ПЦР многообразие генотипов российских штаммовСГВ по острову патогенности XII отражает гетерогенность структуры данногогенетического элемента и имеет значение для эпидемиологической диагностики имониторинга СГВ инфекции в России.Выводы1)Остров патогенности XII стрептококков группы B состоит из трехмобильных генетических элементов: сложного транспозона PAI-C, геномногоостровка PAI-B и острова патогенности PAI-A, ассоциированного с геном sspB1.Геномный островок и остров патогенности фланкированы прямыми повторами.2)Остров патогенности PAI-A был обнаружен только в штаммахстрептококков группы В из России и отсутствовал в геномах штаммов из рядазарубежных стран.173)Острова патогенности PAI-A и PAI-A1, ассоциированные с генами sspB1 иsspB1a соответственно, являются независимыми генетическими элементами,способными самостоятельно «выщепляться» из хромосомы.4)Распространенность острова патогенности PAI-A1 составила 33% средироссийскихизарубежныхштаммов,чтозначительнопревышаетраспространенность острова патогенности PAI-A (14%).5)Сконструированы векторы для экспрессии и инактивации гена sspB1.Список работ, опубликованных по теме диссертации1)Афиногенова, А.

Г. Влияниебигуанидовнаформированиестрептококковой биопленки на модели культуры клеток фибробластов кожиэмбриона человека [Текст] / А. Г. Афиногенова, К. Б. Грабовская, Е. В.Кулешевич, А. Н. Суворов, Г. Е. Афиногенов // Инфекции в хирургии. – 2011.– Т. 9, № 1. – С. 3-11.2)Кулешевич, Е. В. Анализ «острова патогенности» № XII в клиническихштаммах стрептококков группы В [Текст] / Е. В.

Кулешевич // Медицинскийакадемический журнал. – 2010. – Т. 10, № 5. – С. 87.3)Кулешевич, Е. В. Генетическая организация «острова патогенности» № XIIстрептококков группы В [Текст] / Е. В. Кулешевич // Сборник тезисов IIIМеждународного молодежного медицинского конгресса «Санкт-Петербургскиенаучные чтения – 2009». – 2009. – С.

113.4)Кулешевич, Е. В. Изучение «острова патогенности» стрептококков группы В[Текст] / Е. В. Кулешевич // Приложение к журналу «Вестник РоссийскойАкадемии медицинских наук» №6. – 2008. – С. 228.5)Кулешевич, Е. В. Распространенность и генетическая организация«острова патогенности» №XII у клинических штаммов стрептококковгруппы В [Текст] / Е. В. Кулешевич, А. М. Савичева, О. Н. Аржанова, А. Н.Суворов // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. – 2013.