Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter

Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter

В аналитическом обзоре литературы представлены современные сведения по генетиче­ ской организации кампилобактерий — возбудителей ОКИ у человека. Обобщены дан­ ные по молекулярной основе патогенности кампилобактерий — наличие жгутиков, эн- теротоксина, главного наружного мембранного белка и поверхнос...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:1994
1. Verfasser: Кирик, Д.Л.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1994
Schriftenreihe:Биополимеры и клетка
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155435
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter / Д.Л. Кирик // Биополимеры и клетка. — 1994. — Т. 10, № 6. — С. 36-44. — Бібліогр.: 75 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-155435
record_format dspace
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1554352025-02-09T13:57:57Z Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter Сучасні аспекти генетики бактерій роду Campylobacter Genetics aspects of bacteria genus Campylobacter Кирик, Д.Л. В аналитическом обзоре литературы представлены современные сведения по генетиче­ ской организации кампилобактерий — возбудителей ОКИ у человека. Обобщены дан­ ные по молекулярной основе патогенности кампилобактерий — наличие жгутиков, эн- теротоксина, главного наружного мембранного белка и поверхностного белка. Гены, кодирующие резистентность кампилобактерий к антибиотикам (Km, Tc, Cm), клониро­ваны, определена их нуклеотидная последовательность. Устойчивость к указанным ан­тибиотикам носит плазмидный характер, и некоторые плазмиды обладают более чем одной детерминантой. Проанализированы механизмы генетического обмена у кампи­лобактерий (трансдукция, трансконъюгация, трансформация). В настоящее время оп­ределены размеры генома и сконструированы пары хромосом некоторых штаммов кам­пилобактерий. За рубежом показана возможность использования методов молекуляр­ной биологии для практических эпидемиологических исследований: гель-электрофоре­за в электрическом поле, рестрикционно-эндонуклеазного анализа ДНК, многолокусного энзимного электрофореза, иммуноблотинга, риботипирования, плазмидного анализа и полимеразной цепной реакции. В аналкичному огляді літератури представлено сучасні дані про генетичну організацю кампілобактерій – збудників ГКІ у людини. Узагальнено відомості про молекулярні основи патогенності кампілобактерій: наявність жгутиків, ентеротоксина, головного зовнішнього мембранного білка та поверхневого білка. Гени, що кодують резистентність кампілобактерій до антибютиків (Km, Тс, Cm), клоновано i визначеноіхню нуклеотидну послідовність. Стійкість до вказаних антибютиюв має плазмідний характер, i деякі плазміди кодують більше ніж одну детермінанту. Проаналізовано механізми генетичного обміну у кампілобактерій (трансдукція, транскон'югація, транформaцiя). На сьогодні визначено розміри геному i сконструйовано пари хромосом у деяких кампілобактерій. За кордоном показано можливість використання методів молекулярної біології для практичних епідеміологічих дocлiджeнь: гель-електрофореза в електричному полі, рестрикщйно-ендонуклеазного аналізу ДНК, багатолокусного ензимного електрофореза, iмyнoблoтингa, риботипування, плазмщного аналізу i полімеразної ланцюгової реакції. Recent information on the genetic organization of Campylobacteria, agents of All in human, is presented in the analytical literature review. The results on molecular biology of Campylobacteria pathogenicity are summarized, such as the presence of tights, entero-toxin, main membrane external and surface proteins. Gene coding for the Campylobacteria resistance to antibiotics (Km, Tc, Cm), are cloned and their nucleotide sequence is determined. Resistance to antibiotic has got the plasmide character and some plasmids possess more than one determinant. Mechanism of the genetic exchange of Campylobacteria (transduction, transconjugation, (transformation) is analysed. Genome sizes are determined at present time pairs of chromosomes of some strains are constructed. Application of molecular biological methods for practical epidemiological investigations is shown: gel-eleclrophoresis in the electric field, endonuclease restriction DNA-analysis, multilocus enzyme electrophoresis, immunoblotting, riboidentification, plasmid analysis and the polymerase chain reaction. 1994 Article Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter / Д.Л. Кирик // Биополимеры и клетка. — 1994. — Т. 10, № 6. — С. 36-44. — Бібліогр.: 75 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0003C1 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155435 616.98:379 ru Биополимеры и клетка application/pdf Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description В аналитическом обзоре литературы представлены современные сведения по генетиче­ ской организации кампилобактерий — возбудителей ОКИ у человека. Обобщены дан­ ные по молекулярной основе патогенности кампилобактерий — наличие жгутиков, эн- теротоксина, главного наружного мембранного белка и поверхностного белка. Гены, кодирующие резистентность кампилобактерий к антибиотикам (Km, Tc, Cm), клониро­ваны, определена их нуклеотидная последовательность. Устойчивость к указанным ан­тибиотикам носит плазмидный характер, и некоторые плазмиды обладают более чем одной детерминантой. Проанализированы механизмы генетического обмена у кампи­лобактерий (трансдукция, трансконъюгация, трансформация). В настоящее время оп­ределены размеры генома и сконструированы пары хромосом некоторых штаммов кам­пилобактерий. За рубежом показана возможность использования методов молекуляр­ной биологии для практических эпидемиологических исследований: гель-электрофоре­за в электрическом поле, рестрикционно-эндонуклеазного анализа ДНК, многолокусного энзимного электрофореза, иммуноблотинга, риботипирования, плазмидного анализа и полимеразной цепной реакции.
format Article
author Кирик, Д.Л.
spellingShingle Кирик, Д.Л.
Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter
Биополимеры и клетка
author_facet Кирик, Д.Л.
author_sort Кирик, Д.Л.
title Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter
title_short Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter
title_full Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter
title_fullStr Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter
title_full_unstemmed Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter
title_sort современные аспекты генетики бактерий рода campylobacter
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 1994
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155435
citation_txt Современные аспекты генетики бактерий рода Campylobacter / Д.Л. Кирик // Биополимеры и клетка. — 1994. — Т. 10, № 6. — С. 36-44. — Бібліогр.: 75 назв. — рос.
series Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv AT kirikdl sovremennyeaspektygenetikibakterijrodacampylobacter
AT kirikdl sučasníaspektigenetikibakteríjroducampylobacter
AT kirikdl geneticsaspectsofbacteriagenuscampylobacter
first_indexed 2025-11-26T13:23:50Z
last_indexed 2025-11-26T13:23:50Z
_version_ 1849859437909508096
fulltext УДК 616.98:379 Д. Л. Кирик СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ГЕНЕТИКИ БАКТЕРИЙ РОДА CAMPYLOBACTER В аналитическом обзоре литературы представлены современные сведения по генетиче­ ской организации кампилобактерий — возбудителей ОКИ у человека. Обобщены дан­ ные по молекулярной основе патогенности кампилобактерий — наличие жгутиков, эн- теротоксина, главного наружного мембранного белка и поверхностного белка. Гены, кодирующие резистентность кампилобактерий к антибиотикам (Km, Tc, Cm), клониро­ ваны, определена их нуклеотидная последовательность. Устойчивость к указанным ан­ тибиотикам носит плазмидный характер, и некоторые плазмиды обладают более чем одной детерминантой. Проанализированы механизмы генетического обмена у кампи­ лобактерий (трансдукция, трансконъюгация, трансформация). В настоящее время оп­ ределены размеры генома и сконструированы пары хромосом некоторых штаммов кам­ пилобактерий. За рубежом показана возможность использования методов молекуляр­ ной биологии для практических эпидемиологических исследований: гель-электрофоре­ за в электрическом поле, рестрикционно-эндонуклеазного анализа ДНК, многолокусно- го энзимного электрофореза, иммуноблотинга, риботипирования, плазмидного анализа и полимеразной цепной реакции. Острые кишечные инфекции (ОКИ) все еще продолжают наносить зна­ чительный ущерб здоровью населения многих стран мира. Особое вни­ мание сосредоточено на заболеваниях, этиология которых не поддает­ ся расшифровке при помощи общепринятых лабораторных методов ис­ следования. В ряду таких инфекций существенное место принадлежит кампилобактериозу, вызываемому микроорганизмами рода Campylobac­ ter (С. jejuni, С. coll, С. laridis и др.). В отличие от ранее известных бактериальных энтеропатогенов, кампилобактерий являются хемоорга- нотрофами (утилизируют аминокислоты, но не углеводы), микроаэро- филами (растут при содержании кислорода 3—10 % в культуральной атмосфере), термофилами (оптимальная температура роста 42 °С), а также медленнорастущими микроорганизмами (колонии формируются через 48—72 ч культивирования). Современные обзоры литературы по проблеме кампилобактериоз- ной инфекции содержат сведения о вопросах таксономии [74], эпиде­ миологии [72], роли в патологии человека [73] и антибиотикоустойчи- вости этих возбудителей [55]. Поэтому нам представляется целесооб­ разным более подробно остановиться на генетической организации кам­ пилобактерий — возбудителей ОКИ у человека. В табл. 1 представлены хромосомные гены кампилобактерий, кло­ нированные и успешно экспрессированные в Escherichia coli. В 1985 г. Ли и др. [25] идентифицировали два гена С. jejuni, ответственных за синтез пролина, которые клонировали в ргоА proB-мутакт Е. coli. Ме­ тодом гибридизации рибосомной РНК из С. jejuni клонированы гены 16S и 23S рибосомных РНК (рРНК-гены) [23, 44]. Два гена транспорт­ ных РНК (тРНКА1а и тРНКЬеи) были клонированы и идентифицирова­ ны по их гомологии с геном 16S рРНК [45]. Определена их нуклеотид­ ная последовательность. До настоящего времени остаются малоизученными молекулярные основы патогенности кампилобактерий. Поэтому определенное значение имеет генетический анализ белковых структур и других продуктов, оп­ ределяющих особенности патогенеза этой инфекции. В этом ракурсе исследованы жгутики С. jejuni и С. coli, энтеротоксин и главный на­ ружный мембранный белок (МОМР) С. jejuni, поверхностный белок (SAP) С. fetus. © Д. Л. Кирик, 1994 36 ISSN 0233-7667. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № б Жгутики играют важную роль в вирулентности кампилобактерий, так как обеспечивают колонизацию кишечника. Безжгутиковые мутан­ ты и неподвижные штаммы не могли колонизировать кишечник в жи* вотных моделях [1, 30, 37]. В дополнение к этому, жгутик является сильным иммуногеном, и у переболевших кампилобактериозом людей ус­ тановлена выработка антижгутиковых антител [3, 34,-70]. Генетическая основа наличия жгутиков изучена на штаммах С. je­ juni 81116 [36, 39, 69], С. coli VC167 [20, 63] и в меньшей степени — С. jejuni INI [14]. Обнаруженные гены были обозначены как f la А и flaB. Молекулярная масса детерминированного флагеллина находилась в пределах (60 000—62 000) • 106 [36]. С использованием техники замены гена показано, что /7аЛ+/7аВ_-производные обоих штаммов С. jejuni 81116 и С. coli VC167 содержали нормальные, жгутики [24], в то время как flaA-flaB-'Мутапты были безжгутиковыми [20, 69]. Мутанты типа flaA-flaB+ обоих штаммов имели редуцированную подвижность. Ме­ тодом ДНК-гибридизации установлено, что гены flaA и flaB проявля­ ются у большинства штаммов бактерий рода Campylobacter [63]. Ав­ торы работы [21] предполагают, что ген flaB _ обеспечивает усиление жгутиковой подвижности, но, по-видимому, не во всех случаях. Другие исследователи [7] показали возможность переноса генов между флагеллиновыми и афлагеллиновыми фенотипами. Переход Fla+ -»- Fla~ встречается с частотой приблизительно 3 -10-3 клеток на генерацию, а наоборот (Flar-*- Fla+) —4-Ю7. Реверсию в Fla^-фепотя- пы проще получить in vivo, а в Fla~ — in vitro. Изучена антигенная вариация, относящаяся к способности различ­ ных видов кампилобактерий к экспрессии жгутиков с различными анти­ генными характеристиками. Так, у штамма С. coli VC167 показана про­ дукция двух флагеллинов, отличающихся молекулярными массами,— 61500-Ю6 (Т1) и 50 500-Ю6 (Т2) [20, 22]. Изоэлектрофокусирование очищенных жгутиковых филаментов из нескольких серотипов С. jejuni также продемонстрировало изменчивость заряженных флагеллинов [33]. Молекулярные основы жгутиковой антигенной вариации остаются малоизученными. Известен ряд работ по экспрессии генов флагеллина кампилобак­ терий в Е. coli. Молекулярный анализ генов флагеллина был затруд­ нен ввиду невозможности экспрессии рекомбинантных генов fla в клет­ ках Е. coli [21]. Одной из причин, затрудняющих экспрессию генов фла­ геллинов кампилобактерий в клетках Е. coli, является различие в час­ тоте использования кодонов, а также отсутствие пострансляционных модификаций белков в Е. coli [51]. Т а б л и ц а 1 Гены, клонированные у бактерий рода Campylobacter Клонированный ген Источник информации уТлютамшишназа (proА) [251 у-Глютамилфосфалфедуктаза (ргоВ) [251 Сер-ингидроксилметилтрансфераза (glyA) [9, 10] Р-Изопрсш'илмалат (IPM) дегадрогеваза (1еиВ)у IPM изомеразы (leuC, leuD) A. Labigne* Ацетилорнитиназа (argE) D. E. Taylor* Аргиносукциназа (argH) V. L. Chan* Флагеллин (flaA, flaB) [21.'26, 39. 40] Флагеллин (flaA) [15] Главный наружный мембранный белок (momp) [57] Рибооомная РНК: 16S; 23S [2'3, 44] тРНК (Ala), тРНК (Leu) [45] Поверхностно-расположенный белок (sapА) [4] Хло|ра;мфениколацетилтрансфераза (cat) [/47, 68] Аминогликоэидфасфотрансфераза (aphA-1; aphA-3; aphA-7) [42, 62, 64] Тетрациклин ов а я устойчивость (ietO) [13, 28, 54, 71, 75] * Неопубликованные сообщения. ISSN 0233-7667. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6 37 Установлена хромосомная локализация генов энтеротоксинов у не­ которых кампилобактерий [59]. Основываясь на гомологии нуклеотид- ных последовательностей генов toxB из Vibrio cholerae и eltB из Е. coli, авторы [8] синтезировали олигонуклеотидные зонды, с помощью кото­ рых удалось идентифицировать аналогичную последовательность в ге­ номе С. jejuni. С помощью поликлональных антител против МОМР С. jejuni UA580 из библиотеки генов С. jejuni на основе Kgtll были изолированы два фрагмента (147 и 1845 п. н.) momp-гена [57]. При этом первый фрагмент гибридизовался только с ДНК С. jejuni и мог быть исполь­ зован как специфический зонд для С. jejuni, в то время как второй — со всеми штаммами С. jejuni, С. coli и некоторыми С. laridis [58]. В настоящее время определена нуклеотидная последовательность гена sap С. fetus, детерминирующего образование этого белка. SAP состоит из 933 аминокислотных остатков и, таким образом, имеет моле­ кулярную массу 96 758-106 [4]. Дальнейшее изучение 5ЛР-белка С. fetus будет направлено на анализ его роли во взаимодействии микро­ бов с клетками иммунной системы, в прокоагуляции и в регуляции уровня кальция. Гены, кодирующие резистентность бактерий рода Campylobacter к трем различным антибиотикам, клонированы в Е. coli, определена их нуклеотидная последовательность. Устойчивость к антибиотикам — ка- намицину (Km), тетрациклину (Тс) и хлорамфениколу (Cm) носит плазмидный характер, и отдельные плазмиды обладают более чем одной детерминантной [55]. Все детерминанты устойчивости кампилобакте­ рий могут быть переданы в Е. coli, а некоторые — использованы для конструкций плазмидных векторов грамотрицательных бактерий. У бактерий рода Campylobacter устойчивость к канамицину (Кт г) определяют три различные генетические детерминанты. Однако генети­ ческая детерминация выражена общим процессом продукции З'-О-ами- ногликозидфосфотрансферазы. У штамма бактерии campyЛоЬacter-like organisms (CLO) BM2196 установлена хромосомная локализация гена К т г [42]. Последовательность нуклеотидов в этом гене соответствовала гену IS 15-Д, широко распространенному у грамотрицательных бакте­ рий. Эти результаты подтверждают тот факт, что Кшг-детерминанта получена кампилобактериями от некоторых энтеробактерий. У С. coli Ктг-детерминанта представлена плазмидой р1Р1433 раз­ мером 48 тыс. п. н. [60], содержащей ген арЛЛ-3, определяющий синтез З'-аминогликозидфосфотрансферазы III типа. Из плазмиды pSl 178 С. jejuni размером 14 тыс. п. н. клонирован третий геи Ктг-арЛЛ-7 [62]. ДНК-последовательность у гена apha-7 имела большое сходство с таковой у Streptococcus faecalis. Теновер с соавт. [61] встроили в вектор pBR322 новый ген кана- мицинустойчивости, который был экспрессирован в Е. coli. Тетрациклинустойчивость (Тсг) детерминирована конъюгативными плазмидами: у С. coli —pIP1433, у С. jejuni — pUA466 и pFKT1025 [52, 54, 75]. Тсг-детерминанты С. coli и С. jejuni имели высокую сте­ пень гомологии на нуклеотидном уровне [28]. Ген tet(O) кодирует син­ тез белка Tet(0) молекулярной массой 69 000, ингибирующего чувст­ вительность к тетрациклину [27]. Тейлор с соавт. [56] описали транс- конъюгативную плазмиду рМАК175 (44,7 тыс. п. н.), детерминирующую Тсг и содержащую G—С от 31 до 33 мол. %. Эта плазмида обеспечивает штаммам С. jejuni и С. coli высокую степень тетрациклинустойчивости ( ^ 6 4 мг/мл). Было показано полное отсутствие гомологии между рМЛ/(/75-ДНК и тетрациклинустойчивыми детерминантами энтеробак­ терий, что свидетельствует об автономном происхождении этой плазми­ ды у кампилобактерий. В Японии [47] , из штамма С. coli изолирована плазмида (pNR9589)y определяющая устойчивость к хлорамфениколу (Ст г ) . Идентифицирован ш^-ген, детерминирующий синтез хлорамфеникол- ацетилтрансферазы [66]. Ввиду относительной редкости Ст г у кампи- 38 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6 лобактерий предполагается, что С. coli получили cat-ген от клостри- дий [2]. Авторы работы [18] обнаружили среди штаммов С. upsaliensis 60,7 % плазмидосодержащих. Установлено 16 различных плазмидных паттернов, включающих плазмиды молекулярной массой 52-Ю6; 32-Ю6; 5,5-106 и 2,6-106. Авторам не удалось выявить зависимости между на­ личием антибиотикоустоичивости или других фенотипических маркеров и присутствием этих плазмид. Встречаются значительные трудности в клонировании и экспрессии генов кампилобактерий. Они обусловлены: а) присутствием у бактерий рода Campylobacter не- Т а б л и ц а 2 Клонирование векторов у бактерий ройа Campylobacter Плазмида Размер плазмиды (тыс.п.н.) обычных последователь­ ностей ряда промоторов, которые трудно распо­ знать; б) большим со­ держанием А—Т у С. je­ juni и С. coli (32 мол. % G—С), что предопределя­ ет возможность для по­ следовательностей ДНК из этих организмов быть идентифицированными в Е. coli как сильные про­ моторы; в) значительным числом участков, содер­ жащих 70—80 % А—Т в статической зоне, что оп­ ределяет вероятность транскрипции промотора нии — 3'—5' [31]. Маркер Источ­ ник инфор­ мации pUOA 13 pUOA 14 pUOA 15 pUOA 18 pUOA 19 pUOA 20 pUOA 22 pUOA 23 8,7 8,2 11,1 7,4 5,0 4,8 4,1 3,8 aphA-3, bla, lacZ aphA-3, bla, cat bla, lacZ, tet(O) cat aphA-3 cat aphA-3, bla cat, bla [67] [68] [67] [65] [65] [65] [66] [66] в обратном направле- Зарубежными исследователями проведена значительная работа по изучению плазмидных векторов бактерий рода Campylobacter. Резуль­ таты ее представлены в табл. 2. Рядом современных авторов описаны механизмы генетического об­ мена у кампилобактерий. Показано, что частота передачи плазмид на­ ходится в пределах М О - 5 до Ы0~ 3 трансконъюгантов для клетки-ре­ ципиента в 24-ч период наблюдения. Эти плазмиды кодируют антибио- тикоустойчивость и имеют размер 45—50 тыс. п. н. с содержанием G+C до 31—33 мол.% [53, 56]. Начаты исследования естественной трансформации у кампилобак­ терий, частота которой по передаче устойчивости к стрептомицину (Strr) и налидиксовой кислоте (Nalr) была приблизительно М О - 3 трансформантов для клетки-реципиента С. coli и Ь10~4 — С. jejuni [67]. Миллер с соавт. [29] описали возможность электротрансформа­ ции «шатл»-вектора pILL521 в С. jejuni C31 с высокой частотой — 1,2-106 трансформантов на 1 мкг ДНК. В то же время с другими штам­ мами кампилобактерий не удалось получить подобного эффекта [69]. Рядом ученых [19, 46, 48] обнаружены бактериофаги, специфичные для С. jejuni и С. coli. Научные интересы этих исследователей были оп­ ределены разработкой схемы бактериофаготипирования для эпидемио­ логического анализа кампилобактериоза. В связи с этим осуществлена трансдукция маркера эритромицинустойчивости (Егуг) бактериофагами штаммам С. jejuni и С. coli. Ранее [11] была описана фаготрансдукция маркера стрептомицинустойчивости (Strr) между штаммами С. fetus. Однако неясными остаются молекулярные механизмы трансдукции. Применение гель-электрофореза в пульсирующем (электрическом) поле (PFGE) позволило выяснить размеры генома и создать карты хромосом кампилобактерий. У штаммов С. jejuni UA580 (NCTC1168) и С. coli UA417 размеры генома приближались к 1,7 тыс. п. н. [12]. Раз­ мер генома С. fetus составил 1,1 тыс. п. н., С. venerealis— 1,3 тыс. п. н., что позволяет использовать PFGE в качестве вспомогательного метода при видовой дифференциации кампилобактерий [49]. Малые размеры ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6 39 генома бактерий рода Campylobacter (1/3 часть размера хромосомы Е. coli) полностью соответствуют их культурально-морфологическим свой­ ствам и слабой биохимической активности. Геномы С. jejuni UA580 и С. coli UA417 состоят из одной кольцевой молекулы ДНК. Особенностью геномных карт обоих штаммов является расположение генов рРНК [23, 24, 38]. Гены flaA flaB С. jejuni 81116 расположены рядом с геном, кодирующим 16S рРНК, имея общий раз­ мер (~300 тыс. п. н.), а в случае расположения вместе с другим по­ добным геном— ~700 тыс. п. н. [38]. Флагеллиновые гены С. jejuni UA580 расположены в районе около 700 и 170 тыс. п. н. вблизи от двух генов рРНК. В области 250 тыс. п. н. находятся гены рибосомных бел­ ков rplJ и rpla. В целом работы по картированию генома бактерий рода Campylobacter проходят лишь начальную стадию. За рубежом показана возможность использования методов молеку­ лярной биологии для практических эпидемиологических исследований. Авторы [50] применили PFGE для эпидемиологической расшифровки «молочной» вспышки, вызванной С. hyointestinalis. Электрофорезом ге­ номной ДНК, выделенной из пяти клинических изолятов кампилобак- терий, после обработки рестрикционной эндонуклеазой Sail обнаруже­ ны идентичные геномные паттерны, что свидетельствовало О' едином ис­ точнике заражения. Разработана система молекулярного типирования кампилобактерий на основе анализа полиморфизма рестрикционных фрагментов (RFLP) [35] жгутикового гена (flaA) у С. jejuni. Указанное типирование кор­ релировало с серотипированием (по Н. Lior) при эпидемиологическом расследовании вспышек, при этом были дополнительно идентифициро­ ваны шесть //аЛ-типов штаммов кампилобактерий. В работе [41] показана высокая чувствительность молекулярно- биологических методов идентификации кампилобактерий по сравнению с традиционными. Применение синтетического олигонуклеотидного зонда (SNAP), меченного щелочной фосфатазой, позволило обнаружить до 5 нг ДНК С. jejuni и С. coli и 105 КОЕ этих бактерий. Зоонозная природа кампилобактериозной инфекции подтверждена при эпидемиологическом расследовании внутрививарной вспышки с по­ мощью рестрикционно-эндонуклеазного анализа ДНК [16]. В работе были использованы ферменты Hindlll и BamHI. Указанный метод с помощью эндонуклеазы Hallll позволил идентифицировать не только виды, но и биотипы кампилобактерий [6]. Паттон с соавт. [43] оценили пять генотипических методов для раз­ личия «эпидемических» штаммов С. jejuni, выделенных от животных и людей во время «молочных» и «водных» вспышек. В работе применяли следующие методы: многолокусный энзимный электрофорез (MLEE); рестрикцию ДНК эндонуклеазами BgUI, Xhol, PvuII и PstI; иммуно- блотинг; гибридизацию ДНК, обработанных энзимами PvuII и PstI, зондами, комплементарными 16S или 23S рРНК Е. coli (риботипирова- ние); плазмидный анализ. При этом использование плазмидного анали­ за и рестрикция ДНК эндонуклеазами Bgll и Xhol не позволили пра­ вильно разделить штаммы. В то же время MLEE, рестрикционно-эндо- нуклеазный анализ с энзимами PvuII и PstI и риботипирование обна­ ружили различия внутри серотипов кампилобактерий, что обеспечило уточнение источника кампилобактериозной инфекции. К сожалению, практическое применение этих методов возможно лишь в условиях спе­ циализированных научных лабораторий. Современная таксономия и систематика бактерий основана на сово­ купности разнообразных фено- и генотипических признаков. Они опре­ деляются различными способами, в том числе и современными метода­ ми ДНК-реассоциации, рестрикции и гибридизации. Однако ни один из этих методов не дает целостной характеристики генома микроорга­ низмов. Эту задачу можно решить при помощи способа видоидентифи- кации, базирующейся на полимеразной цепной реакции (PCR) с исполь­ зованием олигонуклеотидных праймеров [32]. 40 ISSN 0233-7667. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6 Применение PCR позволяет установить различия между видами и штаммами микроорганизмов. PCR-праймеры, направленные против по­ вторяющегося межгенного палиндрома (REP) или энтеробактериаль- ного повторяющегося внутриродового консенсуса (ERIC), использова­ ли для анализа ДНК-паттернов 33 изолятов С. jejuni, 30 — С. coli и 8 — С. laridis [17]. Наилучшие результаты PCR-амплификации ДНК кампилобактерий разных видов получены при применении REP- праймеров. До настоящего времени в СНГ, в том числе и в Украине, изучение генетической организации бактерий рода Campylobacter, а также раз­ работка молекулярно-генетических методов идентификации этих возбу­ дителей не проводились. Таким образом, анализ новейших публикаций показывает, что за рубежом вопросы генетической организации кампилобактерий активно изучаются. Это позволяет лучше понимать механизмы патогенеза этой инфекции и, как следствие, проводить эффективное лечение. Использо­ вание современных методов молекулярной диагностики - кампилобакте- риоза, схем генетического типирования региональных штаммов, выде­ ленных в Украине, будет способствовать созданию эффективной систе­ мы эпидемиологического надзора за кампилобактериозной инфекцией. Д. Л. KipuK СУЧА-CHI АСПЕКТИ ГЕНЕТИКИ БАКТЕР1И РОДУ CAMPYLOBACTER Р е з ю м е В аналкичному огляд1 лгтератури представлено сучасш даш про генетичну оргашза- цш камтлобактерш—збудниюв ГК1 у людини. Узагальнено вшжоеп про молекуляр- т основи патогенное™ камтлобактерш: наявшсть жгутшав, ентеротоксина, головного зовшшнього мембранного б1лка та поверхневого быка. Гени, що кодують резистент- HicTb камтлобактерш до антибютиюв (Km, Тс, Cm), клоновано i визначено i'x нук- леотидну послщовшсть. Стшюсть до вказаних антибютиюв мае плазмщний характер, i деяю плазмщи кодують бишше шж одну детермшанту. Проанал*зовано меха- Hi3MH генетичного обмшу у камтлобактерш (трансдукщя, транскон'югащя, транфор- мaцiя). На сьогодш визначено розм1ри геному i сконструйовано пари хромосом у де- яких камтлобактерш. За кордоном показано можлив1Сть використання метоив моле- кулярно! бюлогп для практичних етдемюлоптаих дocлiджeнь: гель-електрофореза в електричному пол1, рестрикщйно-ендо'нуклеазного аналгзу ДНК, багатолокусного ен- зимного електрофореза, iмyнoблoтингa, риботипувашш, плазмщного анал1зу i пол!ме- разноТ ланцюгово! реакцп. D. L. Kirik GENETICS ASPECTS OF BACTERIA GENUS CAMPYLOBACTER S u m m a r y Y:Z.. i Recent information on the genetic organization of Campy lob act eria, agents of AH in hu­ man, is presented in the analytical literature review. The results on molecular biology of Campylobacter-ia pathogenicity are summarized, such as the presence of tights, entero- toxin, main membrane external and surface proteins. Gene coding for the Campylobacte- ria resistance to antibiotics (Km, Tc, Cm), are cloned and their nucleotide sequence is determined. Resistance to antibiotic has got the plasmide character and some plasmids possess more than one determinant. Mechanism of the genetic exchange of Campylo- bacteria (transduction, transconjugation, (transformation) is analysed. Genome sizes are determined at present time pairs of chromosomes of some strains are constructed. Appli­ cation of molecular biological methods for practical epidemiological investigations is shown: gel-electrophoresis in the electric field, endonuclease restriction DNA-analysis, multilocus enzyme electrophoresis, immunoblotting, riboidentification, plasmid analysis and the polymerase chain reaction. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 19-94. Т. 10, № б 41 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Aguero-Rosenfeld M. E., Yang X. Н., Nachamkin I. Infection of adult Syrian ham­ sters with flagellar variants of Campylobacter jejuni // Infect. Immunol.—1992.— 58.- P. 2214-2219. 2. Bannam T. L, Rood J. I. Relationship between the Clostridium perfringens catQ gene product and chloramphenicol acetyltransferases of other bacteria // Antimicrob. Agents Chemother.—1991.—35.—P. 471—476. 3. Black R. E., Levine M. M., Clements M. L. et al. Experimental Campylobacter jejuni infection in humans / / J . Infect. Dis.—1988.—157.—P. 472—479. 4. Blaser M. J., Gotschlich E. C. Surface array protein of Campylobacter fetus: cloning and gene structure / / J. Biol. Chem.—1990.—265.— P. 14529—14535. 5. Brosius J. Toxicity of an overproduced foreign gene product in Escherichia coli and its use in plasmid vectors for the selection of transcription terminators / / Gene.— 1984.—27.—P. 161—172. 6. Bruce D., Hookey J. V., Waitkins S. A. Numerical classification of Campylobacters by DNA-restriction endonuclease analysis//Zbl. Bakt. Hyg.—1988.—N 269 a.—P. 284—297. 7. Caldwell M. В., Guerry P., Lee E. C. et al. Reversible expression of flagella in Cam­ pylobacter jejuni //Infect. Immunol.—1985.—50.—P. 941—943. 8. Calva E., Torres J., Vazquez M. et at. Campylobacter jejuni chromosomal sequences that hybridize to Vibrio cholera and Escherichia coli LT enterotoxin genes // Gene.— 1989.—75.—P. 243—251. 9. Chan V. L., Bingham H. Complete sequence of the Campylobacter jejuni glyA gene encoding serine hydroxymethyltransferase / / Ibid.—1991.—101.— P. 51—58. 10. Chan V. L., Bingham H., Kibue A. et al. Cloning and expression of the Campylobacter jejuni glyA gene in Escherichia coli 11 Ibid.—1988.—73.—P. 185—191. .11. Chang W. J., Ogg J. E. Transduction in Vibrio fetus//Amer. J. Vet. Res.—1970.— 31.—P. 919—924. 12. Chang N., Taylor D. E. Use of pulsed-field agarose gel electrophoresis to size Cam­ pylobacter spp. genomes and to construct a Sail map of Campylobacter jejuni UA580 / / J. Bacterid.—1990.—172.— P. 5211—5217. 13. Clayton C. L., Palien M. J., Kleanthous H. et al. Nucleotide sequence of two genes from Helicobacter pylori encoding for urease isubunits•// Nucl. Acids Res.—1989.— 18.—P. 362. 14. Evans1 D. G., Evans D. J. Jr., Moulds J. L, Graham D. Y. N-acetylneuraminyllactose- binding fibrillar hemagglutinin of Campylobacter pylori: a putative colonization fac­ tor antigen / / Infect. Immunol—1988.—56.—P. 2896—2906. 15. Fischer S. H., Nachamkin I. Common and variable domains of the flagellin gene, flaA in Campylobacter jejuni //Mol. Microbiol.—1991.—5.— P. 1151—1158. 16. Fox J. G., Penner J. L. Investigation of Zoonotically acquired Campylobacter jejuni enteritis with serotyping and restriction endonuclease DNA analysis / /J . Clin. Mic­ robiol.—1989.—27, N 11.—P. 2423—2425. 17. Giesendorf В., Belkum A., Koeken A. et at. Development of species-specific DNA pro­ bes for Campylobacter jejuni, Campylobacter coli, and Campylobacter lari by polyme­ rase chain reaction fingerprinting// Ibid.—1993.—31, N 6,—P. 1541—1546. 18. Goossens S. H., Pot В., Vlaes L. et at. Characterization and description of «Campy­ lobacter upsaliensis» isolated from human feces / / Ibid.—1990.—28, N 5.—P. 1039— 1046. 19. Grajewski B. A., Kusek J. W., G elf and H. W. Development of a bacteriophage typing system for Campylobacter jejuni and Campylobacter coli //Ibid.—1985.—22.— P. 13—18. 20. Guerry P., Aim R. A., Power M. E. et al. Role of two flagellin genes in Campylobac­ ter motility / / J. Bacterid.—1991.—173.— P. 4757—4764. 21. Guerry P., Logan S. M., Thornton S., Trust T. J. Genomic organization and expres­ sion of Campylobacter flagella genes // Ibid.—1990.—172.— P. 1853—1860. 22. Harris L. A., Logan S. M., Guerry P., Trust T. J. Antigenic variation of Campylobac­ ter flagella// Ibid.—1987.—169.—P. 5066—5071. 23. Kim N. W., Chan V. L. Isolation and characterization of the ribosomal RNA genes of Campylobacter jejuni//Cuvr. Microbiol.—1989.—19.—P. 247—252. 24. Labigne-Roussel A., Courcoux P., Tompkins L. Gene disruption and replacement as a feasible approach for mutagenesis of Campylobacter jejuni // J. Bacterid.—1988.— 170.—P. 1704—1708. 25. Lee E. C, Walker R. L, Guerry P. Expression of Campylobacter genes for proline bio­ synthesis in Escherichia coli / /Can . J. Microbiol.—1985.—31.—P. 1064—1067. 26. Logan S. M., Trust T. J., Guerry P. Evidence for posttransla.tional modification and gene duplication of Campylobacter flagellin / / J. Bacteriol.—1989.—171.—P. 3031— 3038. 27. Manavathu E. K., Fernandez С L., Cooperman B. S., Taylor D. E. Molecular studies on the mechanism of tetracycline resistance mediated by Tet(O) //Antimicrob. Agents Chemother.—1990.—34.— P. 71—77. 28. Manavathu E. K., Hiratsuka K., Taylor D. E. Nucleotide sequence analysis and ex­ pression of a tetracycline resistance gene from Campylobacter jejuni // Gene.—1988.— 62.—P. 17—26. 29. Miller J. F., Dower W. J., Tompkins L. S. High voltage electroporation of bacteria: 42 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6 genetic transformation of Campylobacter jejuni with plasmid DNA / / Proc. Nat. Acad. Sci. USA.—1988.—85.—P. 856—860. 30. Morooka Т., Umeda A., Amako К Motility as an intestinal colonization factor for Campylobacter jejuni//J. Gen. Microbiol,—1985.—131.—P. 1973—1980. 31. Morrison D. A., Jaurin B. Streptococcus pneumoniae pocesses canonical Escherichia coli (sigma 70) promoters//Mol. Microbiol.—1990.—4.—P. 1143—1152. 32. Mullis K. B. The unusual origin of the polymerase chain reaction / / Scientific Amer.— 1990.—262, N 4.—P. 56—65. 33. Nachamkin L, Yang X. H. Isoelectric focusing of Campylobacter jejuni flagellin: mic- roheterogeneity and restricted antigenicity of changed species with a monoclonal an­ tibody / /FEMS Microbiol. Lett.—1988.—49.—P. 235—238. 34. Nachamkin I., Yang X. H. Human antibody response to Campylobacter jejuni flagel­ lin protein and synthetic N-terminal flagellin peptide / / J. Clin. Microbiol.—1989.— 27.— P. 2195—2198. 35. Nachamkin L, Bohachick K, Patton С. M. Flagellin gene typing of Campylobacter jejuni by restriction fragment length polymorphism analysis//Ibid.—1993.—31, N 6.—P. 1531—1536. 36. Newell D. G. Monoclonal antibodies directed against the flagella of Campylobacter jejuni: cross-reacting and serotypic specificity and potential role in diagnosis / /J . Hyg.—1986.—96.— P. 377—384. 37. Newell D. G., McBride H., Dolby J. M. Investigations on the role of the flagella in the colonization of infant mice with Campylobacter jejuni and attachment of Campylobacter jejuni to human epithelial cell lines//Ibid.—1985.—95.—P. 217—227. 38. Nuijten P. J. M., Bartels C, Bleumink-Pluym N. M. C. et al. Size and physical map of the Campylobacter jejuni chromosome//Nucl. Acids Res.—1990.—18.— P. 6211— 6214. 39. Nuijten P. J. AL, Bleumink-Pluym N. M. C, Gaastra W., van der Zeijst В. А. М. Flagellin expression in Campylobacter jejuni is regulated at the transcriptional le­ vel//Infect. Immunol.—1989.—57.—P. 1084—1088. . 40. Nuijten P. J. M., van Asten F. J. A. M., Gaastra W., van der Zeijst В. А. М. Struc­ tural and functional analysis of two Campylobacter jejuni flagellin genes / / J. Biol. Chem.—1990.—265.— P. 17798—17804. 41. Olive D. M., Johny M., Sethi I. K. Use of an alkaline phospatase-labelled synthetic oligonucleotide probe for detection of Campylobacter jejuni and Campylobacter co- l i / / J . Clin. Microbiol.—1990.—28, N 7.—P. 1565—1569. 42. Ouellette M., Gerbaud G., Lambert Т., Courvalin P. Acquisition by a Campylobacter- like strain of aphA-1, a kanamycin resistance determinant from members of the fa­ mily Enter obacteriaceae // Antimicrob. Agents Chemother.—1987.—31.— P. 1021 — 1026. 43. Patton C. M., Wachsmuth I. K-, Evins G. M. et al. Evaluation of 10 methods to dis­ tinguish epidemic-associated Campylobacter strains // J. Clin. Microbiol.—1991.— 29, N 4.— P. 680—688. 44. Rashtchian A., Abbott M. A., Shaffer Af. Cloning and characterization of genes co­ ding for ribosomal RNA in Campylobacter jejuni // Curr. Microbiol.—1987.—14.— P. 311—317. 45. Rashtchian A., Shaffer M. The nucleotide sequences of two tRNA genes from Campy­ lobacter jejuni I/ Nucl. Acids Res.—1986.—14.—P. 5560. 46. Ritchie A. E., Bryner J. #., Foley J. W. Role of DNA and bacteriophage in Campylo­ bacter auto-agglutination / / J. Med. Microbiol.—1983.—16.—P. 333—340. 47. Sagara K., Mochizuki A., Okamura N., Nakaya R. Antimicrobial resistance of Cam­ pylobacter jejuni and Campylobacter coli with special reference to plasmid profiles of of Japanese clinical isolates / / Antimicrob. Agents Chemother.—1987.—31.— P. 713— 719. 48. Salama S., Bolton F. /., Hutchinson D. N. Improved method for the isolation of Cam­ pylobacter jejuni and Campylobacter coli bacteriophages •// Lett. Appl. Micorbiol.— 1989.—8.—P. 5—7. 49. Salama S. M., Garcia M. M.t Taylor D. E. Differentiation of subspecies of Campylo­ bacter fetus by genomic s iz ing/ / Int . J. System. Вас—1992.—42, N 3.—P. 446— 450. 50. Salama S. M., Tabor H., Richter M., Taylor D. Pulsed-field gel electrophoresis for epidemiologic studies of Campylobacter hyointestinalis isolates // J. Clin. Micro­ biol.—1992.—30, N 8.—P. 1982—1984. 51. Sharp P. M., Li W. Я. The codon adaptation index — a measure of directional syno­ nymous codon usage bias, and its potential applications / Nucl. Acids Res.—1987.— 15.—P. 1281—1295. 52. Sougakoff W., Papadopoulou В., Nordmann P., Courvalin P. Nucleotide sequence and d;stribution of gene tetO encoding tetracycline resistance in Campylobacter coli// FEMS Microbiol. Lett.—1987.—44.—P. 153—159. 53. Taylor D. E. Plasmids from Campylobacter // Campylobacter infection in man and animals / Ed. J. P. Butzler.—Boca Raton : CRC press, 1984.—P. 87—96. 54. Taylor D. E. Plasmid-mediated tetracycline resistance in Campylobacter jejuni: ex­ pression in Escherichia coli and identification of homology with streptococcal class M determinant / / J. Bacterid.—1986.—165.—P. 1037—1039. 55. Taylor D. E., Courvalin P. Mechanisms of antibiotic resistance in Campylobacter species / / Antimicrob. Agents Chemother.—1988.—32.—P. 1107—1112. 56. Taylor D. E., Garner R. S., Allan B. J. Characterization of tetracycline resistance ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6 43 plasmids from Campylobacter jejuni and Campylobacter coll 11 Ibid.—1983.—24.— P. 930—935. 57. Taylor D. E„ Hiratsuka K. Use of non-radioactive DNA probes for detection Campylo­ bacter. jejuni and Campylobacter coli in stool scepimens // Mol. Cell. Probes.— 1990.-4.-P. 261-271. 58. Taylor D. E., Hiratsuka K, Mueller L. Isolation and characterization of catalase-ne- gative and catalase-weak strains of Campylobacter species, including «Campylobacter upsaliensis» from humans with gastroenteritis//J. Clin. Microbiol.—1989.—27.— P. 2042—2045. 59. Taylor D. E., Johnson W. M., Lior H. Cytotoxic and enterotoxic activities of Campy­ lobacter jejuni are not specified by the tetracycline resistance plasmids pMAK175 and pUA466 И Ibid.—1987.—25.—P. 150—151. 60. Taylor D. E., Yari W. Ng. L. K-, Manavathu E. K, Courvalin P. Genetic characteriza­ tion of kanamycin resistance in Campylobacter coli // Ann. Inst. Pasteur.—1988.— 139.— P. 665—676. 61. Tenover F. C, Elorum F. M. Detection of two different kanamycin resistance genes in natural occurring isolates of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli // Anti- • microb. Agents Chemother.—1988.—32, N 8.—P. 1170—1173. 62. Tenover F. C, Gilbert Т., O'Hara P. Nucleotide sequence of a novel kanamycin re­ sistance gene, aphA-7, from Campylobacter jejuni and comparison with other kana­ mycin phosphotransferase genes / / Plasmid.—1989.—22.— P. 52—58. 63 Thornton S. A., Logan S. M., Trust T. J., Guerry P. Polynucleotide sequence relation­ ships among flagellin genes of Campylobacter jejuni and Campylobacter coli//In- . feet. Immunol.—1990.—58.— P. 2686—2689. 64. Trieu-Cuot P., Gerbaud G., Lambert Т., Courvalin P. In vivo transfer of genetic in­ formation between grampositive and gramnegative bacteria / / EMBO J.—1985.—4.— P. 3583—3.587. 65. Vieira J., Messing J. The pUC plasmids, an M13mp7-derived system for insertion mu­ tagenesis and sequencing with synthetic universal primers / / Gene.—1982.—19.— P. 259—268. 66. Wang Y. Transformation and antibiotic resistance in Campylobacter species / / PhD thesis.— Edmonton : Univ. Alberta, 1991. 67. Wang Y., Taylor D. E. Natural transformation of Campylobacter species//J. Bacte- riol.—1990.—172.—P. 949—955. 68. Wang Y., Taylor D. E. Chloramphenicol resistance in Campylobacter coli: nucleotide sequence, expression, and cloning vector construction / / Gene.—1990.—94.— P. 23—28. 69. Wassenaar T. M., Bleumink-Pluym N. M. C, van der Zeijst В. А. М. Inactivation of Campylobacter jejuni flagellin genes by homologous recombination demonstrates that flaA but not flaB is required for invasion / / EMVO J.—1991.—8.— P. 2055—2061. 70. Wenman W. M., Chai /.. Louie T. J. et at. Antigenic analysis of flagellar protein and other proteins / / J. Clin. Microbiol.—1985.—21.—P. 108—112. 71. Zilhao R„ Papadopoulou В., Courvalin P. Occurrence of the Campylobacter resistan­ ce gene tetO in Enterococcus and Streptococcus spp. // Antimicrob. Agents Chemo­ ther.—1988.—32.—P. 1793—1796. 72. Blaser M. /., Taylor D. N., Feldman R. A. Epidemiology of Campylobacter jejuni in­ fections / / Epidemiol. Rev.—1983.—5.—P. 157—176. 73. Griffiths P. L., Park R. W. A. Campylobacters associated with human diarrhoeal di­ sease / / J. Appl. Bacterid.—1990.—69.— P. 281—301. 74. Penner / . L. The genus Campylobacter: a decade of progress / / Clin. Microbiol. Rev.—1988.—1.—P. 157—172. 75. Taylor D. E., Hiratsuka K., Ray H., Manavathu E. K. Characterization and expression of a cloned tetracycline resistance determinant from Campylobacter jejuni plasmid pUA466//J. Bacterid.—1987.—169.— P. 2984—2989. Киев. НИИ эпидемиологии и инфекц. болезней Получено 25.04.94 44 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1994. Т. 10, № 6*

Ähnliche Einträge