Cтруктурное и генетическое родство O-антигенов типовых штаммов Azospirillum agricola CC-HIH038 и Azospirillum doebereinerae GSF71

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Из клеток типового штамма ризобактерий Azospirillum agricola CC-HIH038T фенольной экстракцией выделен липополисахарид. Мягким кислотным гидролизом липополисахарида с последующим хроматографическим фракционированием получен О-специфический полисахарид. По данным моносахаридного анализа, включающего определение абсолютных конфигураций, одномерной и двумерной 1H и 13С ЯМР спектроскопии установлена структура повторяющегося звена О-специфического полисахарида A. agricola CC-HIH038T: →3)-α-L-Rhap2Ac-(1→3)-α-L-Rhap-(1→3)-α-L-Rhap-(1→3)-β-D-GlcpNAc6Ac-(1→, структурно родственного A. doebereinerae GSF71T. На основании анализа данных полногеномного секвенирования штаммов A. agricola CC-HIH038T и A. doebereinerae GSF71T выявлены локусы биосинтеза О-специфических полисахаридов, характеризующиеся схожей организацией и высоким уровнем гомологии генов, подтверждающие общность структур О-антигенов этих штаммов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. Н. Сигида

ФИЦ СНЦ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sigida_e@ibppm.ru

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов

Россия, 410049, Саратов

В. С. Гринев

ФИЦ СНЦ РАН; Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: sigida_e@ibppm.ru

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов

Россия, 410049, Саратов; 410012, Саратов

М. С. Кокоулин

Тихоокеанский институт биоорганической химии имени Г.Б. Елякова ДВО РАН

Email: sigida_e@ibppm.ru
Россия, 690022, Владивосток

С. А. Коннова

ФИЦ СНЦ РАН; Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского

Email: sigida_e@ibppm.ru

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов

Россия, 410049, Саратов; 410012, Саратов

Ю. П. Федоненко

ФИЦ СНЦ РАН

Email: sigida_e@ibppm.ru

Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов

Россия, 410049, Саратов

Список литературы

  1. Кульшин В. А., Яковлев А. П., Аваева С. Н., Дмитриев Б. А. Улучшенный метод выделения липополисахаридов из грамотрицательных бактерий // Мол. генетика, микробиология и вирусология. 1987. № 5. C. 44–46.
  2. Kulshin V. A., Yakovlev A. P., Avaeva S. N., Dmitriev B. A. An improved method for the isolation of lipopolysaccharides from Gram-negative bacteria // Mol. genetics, microbiology and virology. 1987. № 5. P. 44–46.
  3. Сигида Е. Н., Гринев В. С., Здоровенко Э. Л., Дмитренок А. С., Бурыгин Г. Л., Кондюрина Н. К., Коннова С . А., Федоненко Ю. П. Характеристика структуры и генов биосинтеза О-антигенов Azospirillum zeae N7(T), Azospirillum melinis TMCY0552(T) и Azospirillum palustre B2(T) // Биоорг. химия. 2022. Т. 48. С. 302–312.
  4. Sigida E. N., Grinev V. S., Zdorovenko E. L., Dmitrenok A. S., Burygin G. L., Kondurina N. K., Konnova S. A., Fedonenko Y. P. O-Antigens of Azospirillum zeae N7 (T), Azospirillum melinis TMCY0552 (T), and Azospirillum palustre B2 (T): structure eucidation and analysis of biosynthesis genes // Rus. J. Bioorg. Chem. 2022. V. 48. P. 519–528.
  5. Федоненко Ю. П., Сигида Е. Н., Коннова С. А., Игнатов В. В. Структура и серология О-антигенов азотфиксирующих ризобактерий рода Azospirillum // Известия АН. Сер. химическая. 2015. Т. 64. С. 1024‒1031.
  6. Fedonenko Y. P., Sigida E. N., Konnova S. A., Ignatov V. V. Structure and serology of O-antigens of nitrogen-fixing rhizobacteria of the genus Azospirillum // Rus. Chem. Bull. 2015. V. 64. P. 1024‒1031.
  7. Altona C., Haasnoot C. A.G. Prediction of anti and gauche vicinal proton-proton coupling constants in carbohydrates: a simple additivity rule for pyranose rings // Org. Magn. Reson. 1980. V. 13. P. 417–429.
  8. Altschul S. F., Madden T. L., Schäffer A. A., Zhang J., Zhang Z., Miller W., Lipman D. J. Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs // Nucl. Acids Res. 1997. V. 25. P. 3389–3402.
  9. Bock K., Pedersen C. Carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy of monosaccharides // Adv. Carbohydr. Chem. Biochem . 1983. V. 41. P. 27–66.
  10. Caroff M., Novikov A. Lipopolysaccharides: structure, function and bacterial identification // OCL. 2020. V. 27. Art. 31.
  11. Cassán F., Coniglio A., López G., Molina R., Nievas S., Le Noir de Carlan C., Donadio F., Torres D., Rosas S., Pedrosa F. O., de Souza E., Zorita M. D., de-Bashan L., Mora V. Everything you must know about Azospirillum and its impact on agriculture and beyond // Biol. Fertil. Soils. 2020. V. 56. P. 461–479.
  12. Fukami J., Cerezini P., Hungria M. Azospirillum : benefits that go far beyond biological nitrogen fixation // Amb. Express. 2018. V. 8. Art. 73.
  13. Hitchcock P. J., Brown T. M. Morphological heterogeneity among Salmonella lipopolysaccharide chemotypes in silver-stain polyacrylamide gels // J. Bacteriol. 1983. V. 154. P. 269–277.
  14. Kenyon J. J., Arbatsky N. P., Sweeney E. L., Zhang Y., Senchenkova S. N., Popova A. V., Shneider M. M., Shashkov A. S., Liu B., Hall R. M., Knirel Y. A. Involvement of a multifunctional rhamnosyltransferase in the synthesis of three related Acinetobacter baumannii capsular polysaccharides K55, K74 and K85 // Int. J. Biol. Macromol. 2021a. V. 166. P. 1230–1237.
  15. Kenyon J. J., Kasimova A. A. , Sviridova A. N., Shpirt A. M., Shneider M. M., Mikhaylova Y. V., Shelenkov A. A., Popova A. V., Perepelov A. V., Shashkov A. S., Dmitrenok A. S. Correlation of Acinetobacter baumannii K144 and K86 capsular polysaccharide structures with genes at the K locus reveals the involvement of a novel multifunctional rhamnosyltransferase for structural synthesis // Int. J. Biol. Macromol. 2021b. V. 193. P. 1294–1300.
  16. Konnova S. A., Makarov O. E., Skvortsov I. M., Ignatov V. V. Isolation, fractionation and some properties of polysaccharides produced in a bound form by Azospirillum brasilense and their possible involvement in Azospirillum – wheat root interaction // FEMS Microbiol. Lett. 1994. V. 118. P. 93–99.
  17. Leontein K., Lindberg B., Lönngren J. Assignment of absolute configuration of sugars by g.l.c. of their acetylated glycosides formed from chiral alcohols // Carbohydr. Res. 1978. V. 62. P. 359-362.
  18. Li S., Chen F., Li Y., Wang L., Li H., Gu G., Li E. Rhamnose-containing compounds: biosynthesis and applications // Molecules. 2022. V. 27. Art. 5315.
  19. Liu B., Furevi A., Perepelov A. V., Guo X., Cao H., Wang Q., Reeves P. R., Knirel Y. A., Wang L., Widmalm G. Structure and genetics of Escherichia coli O antigens // FEMS Microbiol. Rev. 2020. V. 44. P. 655 –683.
  20. Madduri K., Waldron C., Merlo D. J. Rhamnose biosynthesis pathway supplies precursors for primary and secondary metabolism in Saccharopolyspora spinosa // J. Bacteriol. 2001. V. 183. P. 5632–5638.
  21. Maroniche G. A., García J. E., Salcedo F., Creus C. M. Molecular identification of Azospirillum spp.: limitations of 16S rRNA and qualities of rpoD as genetic markers // Microbiol. Res. 2017. V. 195. P. 1–10.
  22. Mayer H, Tharanathan R, Weckesser J. Analysis of lipopolysaccharides of gram-negative bacteria // Meth Microbiol. 1985. V. 18. P. 157–207.
  23. Mistou M. Y., Sutcliffe I. C., van Sorge N. M. Bacterial glycobiology: rhamnose-containing cell wall polysaccharides in Gram-positive bacteria // FEMS Microbiol. Rev. 2016. V. 40. P. 464 –479.
  24. Nievas S., Coniglio A., Takahashi W. Y., López G. A., Larama G., Torres D., Rosas S., Etto R. M., Galvão C. W., Mora V., Cassán F. Unraveling Azospirillum ’s colonization ability through microbiological and molecular evidence // J. App. Microbiol. 2023. V. 134. Art. lxad071.
  25. Pedraza R. O., Filippone M. P., Fontana C., Salazar S. M., Ramírez-Mata A., Sierra-Cacho D., Baca B. E. Chapter 6 – Azospirillum // Beneficial Microbes in Agro-Ecology: Bacteria and Fungi/ Eds. Amaresan N., Senthil Kumar M., Annapurna K., Kumar K., Sankaranarayanan A. Elsevier, Academic Press, 2020. P. 73–105. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823414-3.00006-X
  26. Sawardeker J. S. , Sloneker J. H., Jeanes A. Quantitative determination of monosaccharides as their alditol acetates by gas liquid chromatography // Anal. Chem. 1965. V. 37. P. 1602–1603.
  27. Sigida E. N., Fedonenko Y. P., Shashkov A. S., Zdorovenko E. L., Konnova S. A., Knirel Y. A. Structure of the O-specific polysaccharide of Azospirillum doebereinerae type strain GSF71T // Carbohydr. Res. 2019. V. 478. P. 54–57.
  28. Sullivan M. J., Petty N. K., Beatson S. A. Easyfig: a genome comparison visualizer // Bioinformatics. 2011. V. 27. P. 1009–1010.
  29. Tsai C. M., Frasch C. E. A sensitive silver stain for detecting lipopolysaccharides in polyacrylamide gels // Anal. Biochem. 1982. V. 119. P. 115–119.
  30. Woodward L., Naismith J. H. Bacterial polysaccharide synthesis and export // Curr. Opin. Struct. Biol. 2016. V. 40. P. 81–88.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Электрофореграмма препаратов липополисахаридов в 13.5% ПААГ в присутствии додецилсульфата натрия: A. agricola CC-HIH038T (1), Pseudomonas putida TSh-18 B2 (2).

Скачать (11KB)
Метаданные
3. Рис. 2. 13C-ЯМР-спектр О-специфического полисахарида A. agricola CC-HIH038T. Арабские цифры относятся к атомам углерода в моносахаридных остатках, обозначенных, как указано в табл. 1.

Скачать (36KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фрагмент 1H, 1H ROESY спектра О-специфического полисахарида A. agricola CC-HIH038T.  Арабские цифры относятся к протонам в моносахаридных остатках, обозначенных, как указано в табл. 1.

Скачать (28KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Фрагмент 1H, 13С HMBC спектра О-специфического полисахарида A. agricola CC-HIH038T. Соответствующие участки 1H и 13C ЯМР спектров расположены вдоль горизонтальной и вертикальной осей соответственно. Арабские цифры относятся к корреляциям С/H в моносахаридных остатках, обозначенных, как указано в табл. 1.

Скачать (24KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Схематичное расположение кластеров генов биосинтеза О-антигенов A. doebereinerae GSF71Т и A. agricola CC-HIH038Т. Светло-серыми стрелками обозначены гены биосинтеза моносахаридов, темно-серыми – гликозилтрансферазы, черными – гены процессинга wzt и wzm, белыми – гены с неизвестными функциями.

Скачать (43KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024