Úloha minimálneho ter operónu Escherichia coli v autoagregácii

Authors: Lenka Jánošíková 1    Dušan Šalát 1    Andrej Klepanec 1   
1 Fakulta zdravotníckych vied, Univerzita sv. Cyrila a Metoda v Trnave, Piešťany, SR   
Year: 2021
Section: Cellular metabolism, physiology and pathophysiology, bioenergetics
Abstract No.: 2203
ISBN: ISBN 978-80-972360-7-6

Je preukázané, že rôzne morfologické zmeny bakteriálnych buniek (autoagregácie, biofilmy) ovplyvňujú prežitie týchto mikroorganizmov v stresových podmienkach (de Carvalho, 2017; Caceres a kol., 2014; Kostakioti a kol., 2013; Haaber a kol., 2012; Anderson a O'Toole, 2008; Hall-Stoodley a kol. 2004; Elasri a Miller, 1999). Zatiaľ však neexistujú žiadne experimentálne dôkazy o úlohe minimálneho ter operónu Escherichia coli (E. coli) v tvorbe biofilmu alebo autoagregácii. Preto nás zaujímala spojitosť medzi Ter-pozitívnymi bunkami E. coli (nesúcimi minimálny ter operón) a tvorbou biofilmu a/alebo autoagregácií ako možným obranným mechanizmom baktérií voči stresu. Je dôležité si uvedomiť, že homologické gény pre minimálny ter operón boli objavené u mnohých patogénnych mikroorganizmov, ktoré spôsobujú závažné ochorenia ľudí na celom svete (Chen a kol., 2004; Toptchieva a kol., 2003; Taylor a kol., 2002; Taylor, 1999). Táto štúdia bola zameraná na identifikáciu rozdielov vo fenotype buniek vyvolaných environmentálnym stresom.

V štúdii sme použili minimálny ter operón (terBCDE∆F) pochádzajúci z uropatogénneho kmeňa E. coli KL53. Tvorbu biofilmu sme merali pomocou testu retencie kryštálovej violete. Test autoagregácie sa uskutočňoval podľa Ghane a kol. (2020). Všetky údaje pre štatistickú analýzu boli získané minimálne z troch nezávislých experimentov. Všetky štatistické analýzy sa uskutočňovali pomocou softvéru GraphPad Prism 6.0 (GraphPad Software Inc., San Diego CA, USA).

Výsledky štúdie odhalili, že Ter-pozitívny kmeň vykazoval o 26% vyššie autoagregačné aktivity a bol schopný inhibovať tvorbu biofilmu v porovnaní s Ter-negatívnym kmeňom (**** P ˂ 0,0001). Predpokladáme, že autoagregačný fenotyp môže poskytovať Ter-pozitívnym bunkám fyziologickú výhodu v stresových podmienkach, no presný molekulárny mechanizmus zabezpečujúci zvýšenú autoagregáciu nie je v tomto prípade známy.

Práca bola realizovaná za finančnej podpory grantu FPPV-04-2019.
Anderson, G. G., & O'Toole, G. A. (2008). Innate and induced resistance mechanisms of bacterial biofilms. Current topics in microbiology and immunology, 322, 85–105. https://doi.org/10.1007/978-3-540-75418-3_5.
Caceres, S. M., Malcolm, K. C., Taylor-Cousar, J. L., Nichols, D. P., Saavedra, M. T., Bratton, D. L., Moskowitz, S. M., Burns, J. L., & Nick, J. A. (2014). Enhanced in vitro formation and antibiotic resistance of nonattached Pseudomonas aeruginosa aggregates through incorporation of neutrophil products. Antimicrobial agents and chemotherapy, 58(11), 6851–6860. https://doi.org/10.1128/AAC.03514-14.
Chen, Y. T., Chang, H. Y., Lai, Y. C., Pan, C. C., Tsai, S. F., & Peng, H. L. (2004). Sequencing and analysis of the large virulence plasmid pLVPK of Klebsiella pneumoniae CG43. Gene, 337, 189-198. doi: 10.1016/j.gene.2004.05.008.
de Carvalho C. (2017). Biofilms: Microbial Strategies for Surviving UV Exposure. Advances in experimental medicine and biology, 996, 233–239. https://doi.org/10.1007/978-3-319-56017-5_19.
Elasri, M. O., & Miller, R. V. (1999). Study of the response of a biofilm bacterial community to UV radiation. Applied and environmental microbiology, 65(5), 2025–2031. https://doi.org/10.1128/AEM.65.5.2025-2031.1999.
Ghane, M., Babaeekhou, L., & Ketabi, S. S. (2020). Antibiofilm Activity of Kefir Probiotic Lactobacilli Against Uropathogenic Escherichia coli (UPEC). Avicenna journal of medical biotechnology, 12(4), 221–229.
Haaber, J., Cohn, M. T., Frees, D., Andersen, T. J., & Ingmer, H. (2012). Planktonic aggregates of Staphylococcus aureus protect against common antibiotics. PloS one, 7(7), e41075. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0041075.
Hall-Stoodley, L., Costerton, J. W., & Stoodley, P. (2004). Bacterial biofilms: from the natural environment to infectious diseases. Nature reviews. Microbiology, 2(2), 95–108. https://doi.org/10.1038/nrmicro821.
Kostakioti, M., Hadjifrangiskou, M., & Hultgren, S. J. (2013). Bacterial biofilms: development, dispersal, and therapeutic strategies in the dawn of the postantibiotic era. Cold Spring Harbor perspectives in medicine, 3(4), a010306. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a010306.
Taylor, D. E. (1999). Bacterial tellurite resistance. Trends Microbiol, 7(3), 111-115. doi: 10.1016/s0966-842x(99)01454-7.
Taylor, D. E., Rooker, M., Keelan, M., Ng, L. K., Martin, I., Perna, N. T., . . . Blattner, F. R. (2002). Genomic variability of O islands encoding tellurite resistance in enterohemorrhagic Escherichia coli O157:H7 isolates. J Bacteriol, 184(17), 4690-4698. doi: 10.1128/jb.184.17.4690-4698.2002.
Toptchieva, A., Sisson, G., Bryden, L. J., Taylor, D. E., & Hoffman, P. S. (2003). An inducible tellurite-resistance operon in Proteus mirabilis. Microbiology, 149(Pt 5), 1285-1295. doi: 10.1099/mic.0.25981-0.