Распространенность феномена продукции пептидных факторов антагонизма среди коагулазонегативных стафилококков

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведен скрининг коагулазонегативных стафилококков (КНС), выделенных с объектов окружающей среды клинических стационаров, на способность к продукции антибактериальных соединений. Показано, что штаммы КНС с выраженной антагонистической активностью выявляются с частотой около 1.4%. Антибактериальная активность отдельных штаммов КНС обусловлена выделением в окружающую среду низкомолекулярных пептидных соединений. Молекулярная масса трех выделенных пептидов составляла 2985, 2998 и 3004 Да. Выделяемый бактериями Staphylococcus hominis пептид содержит в своем составе необычную аминокислоту метиллантионин и может быть отнесен к бактериоцинам класса I – лантибиотикам. Антибактериальная активность выделенных пептидов проявляется в отношении грамположительных бактерий различных родов, филогенетически не родственных продуцентам.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Полюдова

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; Пермский государственный аграрно-технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: polyudova@iegm.ru
Россия, Пермь, 614581; Пермь, 614990

Л. М. Лемкина

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Email: polyudova@iegm.ru
Россия, Пермь, 614581

М. В. Антипьева

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; Пермский государственный аграрно-технологический университет

Email: polyudova@iegm.ru
Россия, Пермь, 614581; Пермь, 614990

А. Л. Есаев

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Email: polyudova@iegm.ru
Россия, Пермь, 614581

В. П. Коробов

Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Email: polyudova@iegm.ru
Россия, Пермь, 614581

Список литературы

  1. Дерябин Д. Г. Стафилококки: экология и патогенность. Екатеринбург: УрО РАН, 2000. 240 с.
  2. Коробов В. П., Лемкина Л. М., Полюдова Т. В., Акименко В. К. Выделение и характеристика нового низкомолекулярного антибактериального пептида семейства лантибиотиков // Микробиология. 2010. Т. 79. С. 228‒238.
  3. Korobov V. P., Lemkina L. M., Polyudova T. V., Akimenko V. K. Isolation and characterization of new low-molecular antibacterial peptide of the lantibiotics family // Microbiology (Moscow). 2010. V. 79. P. 206‒215.
  4. Пипия С. О., Терехов С. С., Мокрушина Ю. А., Кнорре В. Д., Смирнов И. В., Габибов А. Г. Использование расширенного химического пространства лантибиотиков для создания искусственного биоразнообразия генетически кодируемых антибиотиков // Биохимия. 2020. Т. 85. С. 1550‒1568.
  5. Pipiya S. O., Terekhov S. S., Mokrushina Y. A., Knorre V. D., Smirnov I. V., Gabibov A. G. Engineering artificial biodiversity of lantibiotics to expand chemical space of DNA-encoded antibiotics // Biochemistry (Moscow). 2020. V. 85. P. 1319‒1334.
  6. Патент РФ. 2006. № 2274654.
  7. Полюдова Т. В., Лемкина Л. М., Лихацкая Г. Н., Коробов В. П. Оптимизация условий получения и моделирование 3D-cтруктуры нового антибактериального пептида семейства лантибиотиков // Прикл. биохимия и микробиология. 2017. Т. 53. С. 47‒54.
  8. Polyudova T. V., Lemkina L. M., Korobov V. P., Likhatskaya G. N. Optimization of production conditions and 3D-structure of novel antibacterial peptide of lantibiotic family // Appl. Biochem. Microbiol. 2017. V. 53. P. 40‒46.
  9. Патент РФ. 2014. № 2528055.
  10. Atlas R. M. Handbook of Microbiological Media. CRC Press, 1993. 1079 р.
  11. Bastos M., Ceotto H., Coelho M. L.V., Nascimento J. S. Staphylococcal antimicrobial peptides: relevant properties and potential biotechnological applications // Curr. Pharm. Biotechnol. 2009. V. 10. P. 38‒61.
  12. Bastos M., de Farias M.., Fagundes C., Coelho M. Staphylococcins: an update on antimicrobial peptides produced by staphylococci and their diverse potential applications // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020. V. 104. P. 10339‒10368.
  13. Bierbaum G., Sahl H. Lantibiotics: mode of action and bioenginering // Curr. Pharm. Biotechnol. 2009. V. 10. P. 2‒18.
  14. Bierbaum G., Götz F., Peschel A., Kupke T., van de Kamp M., Sahl H. G. The biosynthesis of the lantibiotics epidermin, gallidermin, Pep5 and epilancin K7 // Antonie van Leeuwenhoek. 1996. V. 69. P. 119‒127.
  15. Braem G., Stijlemans B., Van Haken W., de Vliegher S., de Vuyst L., Leroy F. Antibacterial activities of coagulase-negative staphylococci from bovine teat apex skin and their inhibitory effect on mastitis-related pathogens // J. Appl. Microbiol. 2014. V. 116. P. 1084 –1093.
  16. Cotter P., Ross R., Hill C. Bacteriocins ‒ a viable alternative to antibiotics? // Nat. Rev. Microbiol. 2013. P. 95‒105.
  17. Fernández-Fernández R., Lozano C., Eguizábal P., Ruiz-Ripa L., Martínez-Álvarez S., Abdullahi I. N., Zarazaga M., Torres C. Bacteriocin-like inhibitory substances in Staphylococc i of different origins and species with activity against relevant pathogens // Front. Microbiol. 2022. V. 13. Art. 870510.
  18. Freitas F. S., Vidigal P. M.P., Siqueira T. P., de Barros M., Totola M. R. The draft genome of Staphylococcus warneri TRPF4, a bacteriocin producer with potent activity against the causative agent of Legionnaires’ Disease // 3 Biotech. 2020. V. 10. Art. 232.
  19. Gallo R. L., Nakatsuji T. Microbial symbiosis with the innate immune defense system of the skin // J. Invest Dermatol. 2011. V. 131. P. 1974‒1980.
  20. Heilbronner S., Krismer B., Brötz-Oesterhelt H., Peschel A. The microbiome-shaping roles of bacteriocins // Nat. Rev. Microbiol. 2021. V. 19. P. 726‒739.
  21. Joglekar P., Conlan S., Lee-Lin S.Q., Deming C., Kashaf S. S., Kong H. H., Segre J. A. Integrated genomic and functional analyses of human skin-associated Staphylococcus reveal extensive inter- and intra-species diversity // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2023. V. 120. Art. e2310585120.
  22. Kassem M., Saafan A., Bayomy F., El-Gendy A. Exploring clinically isolated Staphylococcus sp. bacteriocins revealed the production of amonabactin, micrococcin, and α-circulocin // Iranian J. Microbiol . 2021. V. 13. P. 212‒224.
  23. Kim P., Sohng J., Sung C., Joo H., Kim E., Yamaguchi T., Park D., Kim B. Characterization and structure identification of an antimicrobial peptide, hominicin, produced by Staphylococcus hominis MBBL 2 –9 // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010. V. 399. P. 133‒138.
  24. Minamikawa M., Kawai Y., Inoue N., Yamazaki K. Purification and characterization of Warnericin RB4, anti- Alicyclobacillus bacteriocin, produced by Staphylococcus warneri RB4 // Curr. Microbiol. 2005. V. 51. P. 22‒26.
  25. Nascimento J., Fagundes P., Brito M., Santos K., Bastos M. Production of bacteriocins by coagulase-negative staphylococci involved in bovine mastitis // Veter. Microbiol. 2005. V. 106. P. 61 –71.
  26. Onyango L. A., Alreshidi M. M. Adaptive metabolism in staphylococci: survival and persistence in environmental and clinical settings // J. Pathog. 2018. V. 2018. Art. 1092632.
  27. Patil G., Agarwala P., Das P., Pathak S. Rise in the pathogenic status of coagulase-negative staphylococci causing bloodstream infection // Cureus. 2024. V. 16. Art. e57250.
  28. Petersen J., Boysen A., Fogh L., Tabermann K., Kofoed T., King A., Schrotz-King P., Hansen M. C. Identification and characterization of a bioactive lantibiotic produced by Staphylococcus warneri // Biol. Chem. 2009. V. 390. P. 437‒444.
  29. Pinheiro-Hubinger L., Moraes Riboli D., Abraao L., Pereira Franchi E., Ribeiro de Souza da Cunha M. Coagulase-negative staphylococci clones are widely distributed in the hospital and community // Pathogens. 2021. V. 10. Art. 792.
  30. Rahmdel S., Shekarforoush S., Hosseinzadeh S., Torriani S., Gatto V. Antimicrobial spectrum activity of bacteriocinogenic Staphylococcus strains isolated from goat and sheep milk // J. Dairy Sci. 2019. V. 102. P. 2928‒2940.
  31. Sashihara T., Kimura H., Higuchi T., Adachi A., Matsusaki H., Sonomoto K., Ishizaki A. A novel lantibiotic, nukacin ISK-1, of Staphylococcus warneri ISK-1: cloning of the structural gene and identification of the structure // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2000. V. 64. P. 2420‒2428.
  32. Severn M., Williams M., Shahbandi A., Bunch Z., Lyon L., Nguyen A., Zaramela L., Todd D., Zengler K., Cech N., Gallo R., Horswill A. The ubiquitous human skin commensal Staphylococcus hominis protects against opportunistic pathogens // mBio. 2022. V. 13. P. 930‒952.
  33. Stein T., Borchert S., Conrad B., Feesche J., Hofemeister B., Hofemeister J., Entian K. Two different lantibiotic-like peptides originate from the ericin gene cluster of Bacillus subtilis A1/3 // J. Bacteriol. 2002. V. 184. P. 1703‒1711.
  34. Suda S., Hill C., Cotter P. D., Ross R. P. Investigating the importance of charged residues in lantibiotics // Bioeng. Bugs. 2010. V. 1. P. 345‒351.
  35. Wilaipun P., Zendo T., Okuda K., Nakayama J., Sonomoto K . Identification of the nukacin KQU-131, a new type-A(II) lantibiotic produced by Staphylococcus hominis KQU-131 isolated from Thai fermented fish product (Pla-ra) // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2008. V. 72. P. 2232‒2235.
  36. Wojtyczka R., Orlewska K., Kępa M., Idzik D., Dziedzic A., Mularz T., Krawczyk M., Miklasińska M., Wąsik T. Biofilm formation and antimicrobial susceptibility of Staphylococcus epidermidis strains from a hospital environment // Int. J. Environ. Res. Publ. Health. 2014. V. 11. P. 4619‒4633.
  37. Wolden R., Ovchinnikov K. V., Venter H. J., Oftedal T. F., Diep D. B., Cavanagh J. P. The novel bacteriocin romsacin from Staphylococcus haemolyticus inhibits Gram-positive WHO priority pathogens // Microbiol. Spectrum. 2023. V. 11. P. 869‒892.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Выявление АБА в бесклеточных культуральных жидкостях КНС методом диффузии в агарозу с использованием тест бактерий S. cohnii ВКМ-3165.

Скачать (24KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые роста (1) и антибактериальные активности культуральных жидкостей (2) S. haemolyticus 117 (а), S. hominis ГИСК-284 (б) и S. warneri 1535 (в).

Скачать (31KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Масс-спектры очищенных пептидов из культуральных жидкостей S. haemolyticus 117 (а), S. hominis ГИСК 284 (б) и S. warneri 1535 (в).

Скачать (34KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024