Assessing Serratia spp. pathogenic potential from cryogenic habitats

封面

如何引用文章

全文:

详细

The genus Serratia are opportunistic bacteria widely spread in natural environment. At the same time, this bacterial genus consists of the species associated with outbreaks of nosocomial infections. Serratia species are found in extreme habitats, but pathogenic potential of polyextremophilic strains in this genus remains unexplored. The aim of this study was to compare the genomes of two Serratia strains isolated in polar regions, primarily examining genetic factors of virulence and adaptation to cryogenic environment. During the 56th Russian Antarctic Expedition the Serratia liquefaciens 72 strain was isolated from a guano sample of the Adelie Penguin (Pygoscelis adeliae) colony on Tokarev Island (Haswell Archipelago, East Antarctica). The Serratia fonticola 5l strain was isolated from the frozen carcass of moose (Alces alces) fossils found on the Buor-Khaya Peninsula near the Laptev Sea coast (Yakutia Region, Russia). The whole-genome sequencing of such strains allowed to reveal genetic structures evidencing about their successful adaptation to low temperatures. Thus, it was found that both genomes contain genes encoding the main cold shock proteins, phylogenetically close to the corresponding genes in the hypobarotolerant Serratia liquefaciens strain ATCC 27592. Furthermore, both strains bear a cluster of tc-fABCD genes determining the bacterial adhesion to epithelial tissues, and the genes for RTX toxins — adhesins, crucial factors of biofilm formation in pathogenic Gram-negative bacteria. Experimental studies confirmed the ability of Serratia liquefaciens 72 and Serratia fonticola 5l to actively form biofilms in a wide temperature range (from 6°C to 37°C). The results obtained indicate that the examined genus Serratia strains isolated in Arctica and Antarctica exert overall similar adaptation strategies to polar climate, including the ability to produce pili, show active adhesion, and biofilm formation under low temperatures. Genetic adaptive factors may also act as pathogenicity factors allowing extremotolerant Serratia strains to exert traits of opportunistic and nosocomial pathogens and spread via chilled food-borne transmission. The wide use of food technologies, such as cooling and vacuum sealing, can potentially create a new ecological niche favourable for selection of psychrotolerant and hypobarotolerant pathogens. The data obtained allow to raise a question about necessity of further studies to monitor genetic diversity among psychrophilic hypobarotolerant microbial populations possessing pathogenic and epidemic potential.

作者简介

A. Goncharov

Institute of Experimental Medicine; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov; St. Petersburg State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: phage1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5206-6656
https://iemspb.ru/department/microbiology/func-genomics-lab/

Artemiy E. Goncharov - PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Head of the Laboratory of Functional Genomics and Proteomics of Microorganisms, Institute of Experimental Medicine; Professor of the Department of Epidemiology, Parasitology and Disinfectology, North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov; Associate Professor of the Department of Fundamental Problems of Medicine and Medical Technologies.

197376, St. Petersburg, Academic Pavlov str., 12.

Phone: +7 (812) 234-05-42

俄罗斯联邦

A. Solomenny

Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Russian Academy of Sciences Ural Branch

Email: solomen@iegm.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Water Microbiology, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms of the Russian Academy of Sciences Ural Branch.

Perm.

俄罗斯联邦

A. Panin

St. Petersburg Pasteur Institute; All-Russian Research Veterinary Institute of Poultry Science

Email: alp.1952@mail.ru

Researcher, Laboratory of Medical Bacteriology, St. Petersburg Pasteur Institute; Senior Researcher of the All-Russian Research Veterinary Institute of Poultry Science.

St. Petersburg.

俄罗斯联邦

S. Grigoriev

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University

Email: g_semen@mail.ru

PhD (Biology), Head of the Laboratory “P.A. Lazarev Mammoth Museum”, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.

Yakutsk.

俄罗斯联邦

M. Cheprasov

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University

Email: nohsho@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory “P.A. Lazarev Mammoth Museum”, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.

Yakutsk.

俄罗斯联邦

Ya. Ahremenko

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University

Email: yanalex2007@yandex.ru

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Histology and Microbiology of the Medical Institute, M.K. Ammosov North-Eastern Federal University.

Yakutsk.

俄罗斯联邦

V. Kolodzieva

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: vika-el@yandex.ru

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Epidemiology, Parasitology and Disinfectology, North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov,.

St. Petersburg.

俄罗斯联邦

N. Goncharov

North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov; St. Petersburg Pasteur Institute

Email: n.goncharov@yahoo.com

Specialist of the 1st Category, Laboratory of Medical Bacteriology, St. Petersburg Pasteur Institute; Head Technician of the Department of Epidemiology, Parasitology and Disinfectology, North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov.

St. Petersburg.

俄罗斯联邦

L. Kraeva

St. Petersburg Pasteur Institute; Military Medical Academy named after S.M. Kirov

Email: lykraeva@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Head of the Laboratory of Medical Bacteriology, St. Petersburg Pasteur Institute; Professor of the Department of Microbiology, Military Medical Academy named after S.M. Kirov.

St. Petersburg.

俄罗斯联邦

参考

  1. Григорьев С.Е., Чепрасов М.Ю., Савинов Г.Н., Тихонов А.Н., Новгородов Г.П., Федоров С.Е., Боескоров Г.Г., Протопопов А.В., Плотников В.В., Боголюбский И.Н., Протодьяконов К.Е., ван дер Плихт Й. Палеонтологические и археозоологические исследования в бассейне р. Яна // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2017. Т. 1, № 57. С. 20-35.
  2. Панин А.Л., Сбойчаков В.Б., Белов А.Б., Краева Л.А., Власов Д.Ю., Гончаров А.Е. Природно-техногенная очаговость инфекционных болезней на территории антарктических поселений // Успехи современной биологии. 2016. Т. 136, № 1. С. 53-67. doi: 10.1134/S2079086416040034
  3. Azriel S., Goren A., Shomer I., Aviv G., Rahav G., Gal-Mor O. The Typhi colonization factor (Tcf) is encoded by multiple non-typhoidal Salmonella serovars but exhibits a varying expression profile and interchanging contribution to intestinal colonization. Virulence, 2017, vol. 8, no. 8, pp. 1791-1807. doi: 10.1080/21505594.2017.1380766
  4. Bateman S.L., Stapleton A.E., Stamm W.E., Hooton T.M., Seed P.C. The type 1 pili regulator gene fimX and pathogenicity island PAI-X as molecular markers of uropathogenic Escherichia coli. Microbiology, 2013, vol. 159, рр. 1606-1617. doi: 10.1099/mic.0.066472-0
  5. Bhutani N., Muraleedharan C., Talreja D., Rana S.W., Walia S., Kumar A., Walia S.K. Occurrence of multidrug resistant extended spectrum beta-lactamase-producing bacteria on iceberg lettuce retailed for human consumption. Biomed. Res. Int., 2015, vol. 515: 547547. doi: 10.1155/2015/547547
  6. Bravo V., Puhar A., Sansonetti P., Parsot C., Toro C.S. Distinct mutations led to inactivation of type 1 fimbriae expression in Shigella spp. PLoS One, 2015, vol. 10, no. 3: e0121785. doi: 10.1371/journal.pone.0121785
  7. Casolari C., Pecorari M., Della Casa E., Cattani S., Venturelli C., Fabio G., Tagliazucchi S., Serpini G.F., Migaldi M., Marchegiano P., Rumpianesi F., Ferrari F. Serratia marcescens in a neonatal intensive care unit: two long-term multiclone outbreaks in a 10-year observational study. New Microbiol., 2013, vol. 36, no. 4, pp. 373-383.
  8. Dufrene Y.F., Persat A. Mechanomicrobiology: how bacteria sense and respond to forces. Nat. Rev. Microbiol., 2020, vol. 18, pp. 227-240. doi: 10.1038/s41579-019-0314-2
  9. Filippidou S., Junier T., Wunderlin T., Kooli W.M., Palmieri I., Al-Dourobi A., Molina V., Lienhard R., Spangenberg J.E., Johnson Sh.L., Chain P.G., Dorador C., Junier P. Adaptive strategies in a poly-extreme environment: differentiation of vegetative cells in Serratia ureilytica and resistance to extreme conditions. Front. Microbiol., vol. 10: 102. doi: 10.3389/fmicb.2019.00102
  10. Guo S., Stevens C.A., Vance T.D.R., Olijve L.L.C., Graham L.A., Campbell R.L., Yazdi S.R., Escobedo C., Bar-Dolev M., Yashunsky V., Braslavsky I., Langelaan D.N., Smith S.P., Allingham J.S., Voets I.K., Davies P.L. Structure of a 1.5-MDa adhesin that binds its Antarctic bacterium to diatoms and ice. Sci. Adv., 2017, vol. 3: e1701440. doi: 10.1126/sciadv.1701440
  11. Nicholson W.L., Leonard M.T., Fajardo-Cavazos P., Panayotova N., Farmerie W.G., Triplett E.W., Schuerger A.C. Complete genome sequence of Serratia liquefaciens strain ATCC 27592. Genome Announc., 2013, vol. 1, no. 4: e00548-13. doi: 10.1128/genomeA. 00548-13
  12. Saralov A.I. Adaptivity of archaeal and bacterial extremophiles. Microbiology, 2019, vol. 88, pp. 379-401. doi: 10.1134/S0026261719040106
  13. Satchell K.J. Structure and function of MARTX toxins and other large repetitive RTX proteins. Ann. Rev. Microbiol., 2011, vol. 65, pp. 71—90. doi: 10.1146/annurev-micro-090110-102943
  14. Su L.H., Ou J.T., Leu H.S., Chiang P.-Ch., Chiu Yu.-Pi, Chia J.-H., Kuo A.-J., Chiu Ch.-H., Chu Ch., Wu T.-L., Sun Ch.-F., Riley T.V., Chang B.J.; The Infection Control Group. Extended epidemic of nosocomial urinary tract infections caused by Serratia marcescens. J. Clin. Microbiol., 2003, vol. 41, no. 10, pp. 4726—4732. doi: 10.1128/jcm.41.10.4726-4732.2003

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Goncharov A.E., Solomenny A.P., Panin A.L., Grigoriev S.E., Cheprasov M.Y., Ahremenko Y.A., Kolodzieva V.V., Goncharov N.E., Kraeva L.A., 2021

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».