Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora
The study of a plasmid composition of 54 Erwinia carotovora’s strains of different origins shows that 30% of these strains contain different extrachromosomal DNAs. These genetic elements belong to four discrete size classes. For the first time, the correlation of strains‘ plasmid maintenance and the...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7521 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora / Ж.Ю. Сергеева, Ф.И. Товкач // Доп. НАН України. — 2008. — № 12. — С. 149-153. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859618698251206656 |
|---|---|
| author | Сергеева, Ж.Ю. Товкач, Ф.И. |
| author_facet | Сергеева, Ж.Ю. Товкач, Ф.И. |
| citation_txt | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora / Ж.Ю. Сергеева, Ф.И. Товкач // Доп. НАН України. — 2008. — № 12. — С. 149-153. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | The study of a plasmid composition of 54 Erwinia carotovora’s strains of different origins shows that 30% of these strains contain different extrachromosomal DNAs. These genetic elements belong to four discrete size classes. For the first time, the correlation of strains‘ plasmid maintenance and their belonging to a certain ecological niche is shown, and their sensibility to bacteriophages is studied. The restriction analysis of plasmids from the most widespread class detects a homology of E. carotovora’s extrachromosomal elements. Any correlation between strains‘ plasmid maintenance and the killer activity of carotovoricines of E. carotovora’s strains is not found.
|
| first_indexed | 2025-11-28T23:37:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
10. Kumar A., Zhang J., Yu F. S. Innate immune response of corneal epithelial cells to S. аureus infection: role
of peptidoglycan in stimulating proinflamatory cytokine secretion // Invest. Ophthalmol. Vis. – 2004. –
45, No 10. – P. 3513–3522.
11. Kato I., Canzian F., Plummer M., Franceschi S. et al. Polymorphisms in Genes Related to Bacterial
Lipopolysaccharide / Peptidoglycan Signaling and Gastric Precancerous Lesions in a Population at High
Risk for Gastric Cancer // Dig. Dis. Sci. – 2007. – 52, No 1. – P. 254–261.
12. Nitta Y., Sugita T., Ikuta Y., Murakami T. Inhibitory effect of liposomal MDP-Lys on lung metastasis of
transplantable osteosarcoma in hamster // Oncol. Res. – 2000. – 12, No 1. – P. 25–31.
13. Srividya S., Roy R.P., Basu S.K., Mukhopadhyay A. Selective activation of antitumor activity of
macrophages by the delivery of muramyl dipeptide using a novel polynucleotide-based carrier recogni-
zed by scavenger receptors // Biochem. and Biophys. Res. Communs. – 2000. – 268, No 3. –
P. 772–777.
14. Yoo Y.C., Saiki I., Sato K., Azuma I. MDP-Lys(L18), a lipophilic derivative of muramyl dipeptide, inhibits
the metastasis of haematogenous and non-haematogenous tumours in mice // Vaccine. – 1994. – 12, No 2. –
P. 160–175.
15. Karpoff H.M., Jarnagin W., Delman K., Fong Y. Regional muramyl tripeptide phosphatidylethanolamine
administration enhances hepatic immune function and tumor surveillance // Surgery. – 2000. – 128, No 2. –
P. 213–218.
Надiйшло до редакцiї 20.02.2008Київський нацiональний унiверситет
iм. Тараса Шевченка
Iнститут експериментальної патологiї,
онкологiї та радiобiологiї
iм. Р. Є. Кавецького НАН України, Київ
УДК 579.842.1/.2:579.252
© 2008
Ж.Ю. Сергеева, Ф. И. Товкач
Распространение внехромосомных кольцевых ДНК
у Erwinia carotovora
(Представлено членом-корреспондентом НАН Украины И. Г. Скрипалем)
The study of a plasmid composition of 54 Erwinia carotovora’s strains of different origins shows
that 30% of these strains contain different extrachromosomal DNAs. These genetic elements
belong to four discrete size classes. For the first time, the correlation of strains‘ plasmid mai-
ntenance and their belonging to a certain ecological niche is shown, and their sensibility to
bacteriophages is studied. The restriction analysis of plasmids from the most widespread class
detects a homology of E. carotovora’s extrachromosomal elements. Any correlation between stra-
ins‘ plasmid maintenance and the killer activity of carotovoricines of E. carotovora’s strains
is not found.
Причастность таких автономных генетических элементов, как плазмиды и бактериофа-
ги, к патогенности разнообразных микробов является неоспоримым научным фактом
современной бактериологии. Тем не менее у важной фитопатогенной бактерии Erwinia
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №12 149
carotovora он достоверно не установлен, хотя внехромосомальные ДНК являются неотъем-
лемым атрибутом ее экологии. Плазмиды E. carotovora относятся к разряду криптичес-
ких по причине отсутствия каких-либо данных относительно их физиологических функ-
ций. Одним из наиболее изученных генетических элементов бактерии E. carotovora явля-
ется плазмида рСА25 [1]. Полученные данные свидетельствуют в пользу ее профаговой
природы [2].
В рамках проведенного исследования мы попытались расширить набор плазмид E. ca-
rotovora с целью возможного выявления элементов, аналогичных по размеру и природе
профаговому элементу рСА25. В задачи работы входило также обнаружение связи вне-
хромосомных ДНК с другими генетическими элементами и выявление корреляции пла-
змидного содержания с персистированием штаммов ервиний в определенной экологической
нише.
В работе были использованы фитопатогены из различных коллекций [3, 4]: E. carotovora
subsp. carotovora — 48 А, 75, 144 а, 482 Е, 741, 808 а, 7869, NCPPB 550, 718, 566 ВКМ,
246, 915, 184, 2, 48П, 53П, 91П, 921, 2054, ATCC 27388 = NCPPB 1065, G 147, G 117,
258, 133, 5, 180, 495, ATCC 15713T
= NCPPB 312T, NCPPB 438, SR165, E193, 162, 209,
Cc 110, 33 А, 13 A/15, 4′, 9′, 10′, 11′, 16′, 18′, 3′, 15′, 23′; E. carotovora subsp. atroseptica —
58 A, NCPPB 549Т
= ATCC 33260T, 9 Ф, g217, 5 А, 37 A, 40 А, 46 А, 194-8; E. carotovora
subsp. toxica — 47 а, К-47, а также Escherichia coli — K12 (F), J53 (RP4) и Agrobacteri-
um tumefaciens — С58 (pTi-C58). Плазмиды pTi-C58 (188 т. п. н.), F (100 т. п. н.) и RP4
(60 т. п. н.) использованы как маркеры при определении размеров больших внехромосом-
ных ДНК ервиний.
Скрининг штаммов E. carotovora на наличие плазмидной ДНК проводили, используя
щелочной метод [5] со следующей модификацией. Суспензию бактериальных клеток гото-
вили из суточных колоний, перенося клетки микробиологической петлей в 100 мкл буфера
Е, который содержал 40 мМ трис-ацетата, pH 7,9, и 2 мМ Na2ЕДТА. Затем ее перемешива-
ли с двумя объемами лизисного раствора (50 мМ трис-NaCl, pH 12,6, 3% додецил сульфата
натрия). Препараты нагревали в ультратермостате на протяжении 60 мин при 60 ◦C и после
этого обрабатывали смесью кислого фенола и хлороформа (1 : 1 по объему). После центри-
фугирования смесей в микроцентрифуге при 11000 об/мин в течение 5–10 мин водную фазу
осторожно отбирали и анализировали на наличие плазмидной ДНК. Использовали 0,7%,
0,8% и 0,9% агарозный гель и электрофоретический буфер Е. Напряженность электриче-
ского поля составляла 6–10 В/см. Время разделения — 4–7 ч.
Для установления фагочувствительности штаммов E. carotovora были использованы
колифаги Т4 и Р1, а также вирулентный мутант с5/5 фага ZF40. Для этого на верх-
ний слой полужидкого агара, содержащего бактериальные клетки, наносили суспензию
фага в объеме 5 мкл. После высыхания жидкости чашки переворачивали и культивиро-
вали 24 ч при 28 ◦С. Учет результатов производили после образования негативных пя-
тен лизиса на газоне культуры. Для рестрикционного анализа использовали эндонуклеазы
HpaI и EcoRV.
В результате исследования плазмидного состава 54 штаммов E. carotovora различного
происхождения обнаружено, что многие из них несут плазмиды. В редких случаях выявить
плазмидоносительство штамма не представлялось возможным из-за наличия в его клетках
высокой нуклеазной активности (рис. 1, дорожка 12 ).
Установлено, что 17 из 54 исследованных штаммов содержат плазмиды различных раз-
меров. Этот результат совпадает с приведенными ранее данными о том, что 30% штам-
150 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №12
Рис. 1. Плазмидные спектры E. carotovora subsp. carotovora: 566 ВКМ (1 ), 495 (8 ), 246 (9 ), 184 (13 ),
ATCC 15713T (15 ); E. carotovora subsp. atroseptica: 9Ф (10 ); E. coli : К12 (F) (5 ), J53 (RP4) (11 ). Кле-
тки выращивали на полноценной питательной среде в течение 1 сут. Агароза 0,8%. Здесь и на рис. 2 и 3
стрелками указаны внехромосомные ДНК и их размер в т. п. н.
Рис. 2. Электрофореграмма плазмидных ДНК E. carotovora subsp. carotovora: 33 A (1 ), 495 (2 ), 3′ (3 ), 2 (4 ),
75 (5 ), 48 А(рСА25) (6 ), 921 (7 ), G147 (8 ), 718 (9 ), 566 ВКМ (10 ), 48 А(рСА25::Tn9) (11 ), 246 (12 ), 184 (13 ),
16′ (14 ), 23′ (15 ) 4,8 — 13,7 т. п. н. и E. coli (pLOF) (16 )
Рис. 3. Электрофореграмма больших плазмид E. carotovora subsp. carotovora: 194–8 (1 ), ATCC 15 713T (4 ),
33 А (129 т. п. н.) (10 ); E. carotovora subsp. atroseptica: 9Ф (2 ), NCPPB 549T (5 ), g217(8 ); E. coli : J53
(RP4) (3 ), К12 (F) (6 ); A. tumefaciens С58 (pTi-C58) (7, 9 )
мов ервиний содержат плазмиды [6]. Обнаруженные плазмиды ервиний принадлежат к че-
тырем дискретным размерным классам: 2,5–6,8, 9,8–16,7, 47,7–64,5 и 129 т. п. н. Приблизи-
тельно 50% выделенных плазмид E. carotovora относятся ко второму дискретному классу
и имеют размер 9,8 т. п. н. (рис. 2). Этот размер совпадает с размером внехромосомного
элемента рСА25 [1, 6]. Более 50% из штаммов плазмидосодержащих бактерий оказались
чувствительными к киллерному действию фага Т4 E. coli, тогда как колифаг Р1 убивал
лишь единичные штаммы.
Следующими по частоте встречаемости в клетках ервиний следуют большие плазми-
ды размером 129 т. п. н. (рис. 3). Наличие плазмид размером 47,7 и 64,5 т. п. н. обна-
ружено в единичных случаях. Плазмида размером 47,7 т. п. н. характерна для штамма
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №12 151
NCPPB 549Т
= ATCC 33260T, тогда как плазмида размером 64,5 т. п. н. характерна для
штамма ATCC 15713T
= NCPPB 312T.
Впервые выявлено, что плазмиды E. carotovora одного и того же размерного класса
встречаются в штаммах, изолированных из определенной экологической ниши. Половина
штаммов, несущих плазмиду размером 9,8 т. п. н. или ее варианты, были из российских
коллекций. Остальные штаммы этой группы были из Армении и Румынии. А штаммы
ервиний из Канады оказались бесплазмидными. За единичными исключениями украинские
и белорусские штаммы, использованные в данном исследовании, также оказались бесплаз-
мидными. Большие плазмиды обнаружены в штаммах из чешской и бельгийской коллекций
микроорганизмов.
Мы изучали возможную причастность внехромосомных элементов E. carotovora к опре-
делению чувствительности к бактериофагам ZF40 с5/5 E. carotovora, Р1 и Т4 E. coli. Ис-
следования показали, что 25% плазмидных и 37% бесплазмидных штаммов E. carotovora
чувствительны к инфицированию ервиний фагом ZF40 с5/5. Обнаружено также, что 70%
штаммов, чувствительных к киллерному действию фага Т4 E. coli, содержат плазмиды.
Это позволяет сделать предположение об участии плазмид в формировании клеткой фа-
говых адсорбционных рецепторов. Небольшая группа штаммов оказалась чувствительной
к убийству извне фагом Р1. Однако это свойство в равной мере характеризует как плаз-
мидные, так и бесплазмидные штаммы. Среди бактерий, содержащих большие плазмиды,
не выявлено ни одного штамма, чувствительного к бактериофагам ZF40 с5/5, Т4 и Р1.
Внехромосомные ДНК, выделенные из клеток E. carotovora, которые культивировались
в минимальной питательной среде А с 1% пектина в течение 48 ч, обычно содержат в зна-
чительно меньшей степени примеси хромосомной ДНК, РНК и белков, чем таковые, выра-
щенные на среде LB. Эти образцы были использованы для рестрикционного анализа вне-
хромосомной ДНК ервиний.
Рестрикционный анализ внехромосомных ДНК E. carotovora штаммов 48 А(рСА25), 2,
75, 921, G 147, 718, 566 ВКМ, 48 А(рСА25::Tn9 ), 246, 184 с помощью эндонуклеаз HpaI
и EcoRV показал, что эти элементы являются гомологичными по сайтам рестрикции. При
этом разница в размере фрагментов, полученных в результате рестрикции, объясняется, как
и изначальная разница в размерах плазмид, наличием мутаций вставочно-делеционного
типа.
В последующих исследованиях мы не выявили связи плазмидного спектра штаммов
E. carotovora с киллерной активностью каротоворицинов, которые они синтезируют при
лизогенной индукции клеток (табл. 1). В зависимости от киллерной активности бактерио-
цинов относительно 10 индикаторов штаммы E. carotovora можно разделить на три группы.
При этом в каждую группу входят штаммы, содержащие плазмиды различного размера.
Таким образом, размер внехромосомного элемента штамма не коррелирует с активностью
его бактериоцина. В качестве контроля в каждой группе мы использовали бесплазмидные
штаммы с аналогичным спектром киллерной активности. Установлено, что наличие либо
отсутствие в штамме плазмиды не оказывает влияния на активность каротоворицинов. Эти
данные подтверждают предположение о том, что внехромосомные элементы E. carotovora
не несут гены, кодирующие синтез каротоворицинов [3, 4].
Таким образом, содержание плазмид является широко распространенным явлением для
фитопатогенной бактерии E. carotovora. Плазмидосодержание штаммов связано с экологи-
ческими нишами, в которых они персистируют. Не исключена возможность, что плазмиды
принимают участие в формировании рецепторов к бактериофагам. Идентификация плаз-
152 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №12
Таблица 1. Связь плазмидного спектра с киллерной активностью каротоворицинов
Бактериоцин∗
Размер
плазмиды,
(т. п. н.)
Индикаторный штамм∗∗
Группа∗∗∗
55 50 18 41 11 5 57 32 35 12
Eca 23′ 8,7 + + + + – – + + – –
Eca 495 5,8 + + + + – – + – – –
Eca 16′ 6,8 + + + + – – – – – – I
Eca 48А 9,8 + + + – + – – – – –
Eca 7869 б/п + + – + – – – + + +
Eca 718 9,8 + + – + + – – – – –
Eca 3′ 4,8 – + + + – – + – – – II
NCPPB 550 б/п + + – – – + – + – –
Eca 246 9,8 + + – – – – – – – –
Eca 75 9,8 + – – – + – – – – –
Eca 2 9,8 + – – – – + – – – –
ATCC 15713T 64,5 – – + – – – – – + – III
566 ВКМ 9,8 – – – – + + – – – –
Eat 9Ф 16,7 + – – – – – – – – –
Eca 184 6,8 – – – – – + – – – –
Eca SR165 б/п – – – – – + – – – –
Пр и м е ч а н и е . б/п — бесплазмидный штамм; “+” — лизис; “–” — отсутствие лизиса.
∗ Номер штамма совпадает с номером бактериоцина.
∗∗ Числа соответствуют лабораторным номерам штаммов.
∗∗∗ Группа отражает максимальную и минимальную активность бактериоцинов.
мид или профагов и изучение частоты их встречаемости в бактериальных клетках и рас-
пределения по экологическим нишам открывает перспективу выяснения роли и значения
автономных генетических элементов в экологии и физиологии практически значимой бак-
терии E. carotovora.
Исследование выполнено при поддержке Государственного фонда фундаментальных исследова-
ний Украины, НДР Ф25/637–2007.
1. Сергеева Ж.Ю., Бурова Л.М., Товкач Ф.И. Внесение транспозона Tn9 в эндогенные плазмиды Erwi-
nia carotovora при лизогенизации клеток колифагом Р1 // Мiкробiол. журн. – 2006. – 68, № 4. –
С. 34–39.
2. Бурова Л.М., Горб Т.Е., Товкач Ф.И. Природа криптической плазмиды рСА25 Erwinia carotovora
subsp. carotovora 48A // Там само. – 2007. – 69, № 2. – С. 23–28.
3. Горб Т. Е., Товкач Ф.И. Типирование фитопатогенных штаммов Erwinia carotovora на основе пектоли-
тической активности и чувствительности к бактериоцинам (каротоворицинам) // Микробиология. –
1997. – 66, № 6. – С. 823–828.
4. Товкач Ф.И., Муквич Н.С. Изучение бактериоцинов Erwinia carotovora с помощью бактериальных
индикаторов, устойчивых к налидиксовой кислоте // Там же. – 2003. – 72, № 2. – С. 199–205.
5. Kado C. J., Liu S.-T. Rapid procedure for detection and isolation of large and small plasmids // J. Bacte-
riol. – 1981. – 145, No 3. – P. 1365–1373.
6. Товкач Ф.И. Выделение и предварительная характеристика криптических плазмид Erwinia caroto-
vora // Микробиология. – 2001. – 70, № 6. – С. 804–810.
Поступило в редакцию 22.04.2008Институт микробиологии и вирусологии
им. Д.К. Заболотного НАН Украины, Киев
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №12 153
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7521 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-28T23:37:17Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Сергеева, Ж.Ю. Товкач, Ф.И. 2010-03-31T17:20:20Z 2010-03-31T17:20:20Z 2008 Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora / Ж.Ю. Сергеева, Ф.И. Товкач // Доп. НАН України. — 2008. — № 12. — С. 149-153. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7521 579.842.1/.2:579.252 The study of a plasmid composition of 54 Erwinia carotovora’s strains of different origins shows that 30% of these strains contain different extrachromosomal DNAs. These genetic elements belong to four discrete size classes. For the first time, the correlation of strains‘ plasmid maintenance and their belonging to a certain ecological niche is shown, and their sensibility to bacteriophages is studied. The restriction analysis of plasmids from the most widespread class detects a homology of E. carotovora’s extrachromosomal elements. Any correlation between strains‘ plasmid maintenance and the killer activity of carotovoricines of E. carotovora’s strains is not found. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora Article published earlier |
| spellingShingle | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora Сергеева, Ж.Ю. Товкач, Ф.И. Біологія |
| title | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora |
| title_full | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora |
| title_fullStr | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora |
| title_full_unstemmed | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora |
| title_short | Распространение внехромосомных кольцевых ДНК у Erwinia carotovora |
| title_sort | распространение внехромосомных кольцевых днк у erwinia carotovora |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7521 |
| work_keys_str_mv | AT sergeevažû rasprostranenievnehromosomnyhkolʹcevyhdnkuerwiniacarotovora AT tovkačfi rasprostranenievnehromosomnyhkolʹcevyhdnkuerwiniacarotovora |