Ахова Анна Викторовна – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов, Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН; ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории органического синтеза, Пермский ГНИУ.
614081, Пермь, ул. Голева; 614068, Пермь, ул. Букирева, 15
Anna V. Akhova – Cand. Sc (Biol), Researcher Officer at the Laboratory of Microbial Adaptation, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the RAS – Branch of the Perm Federal Research Center UB RAS; Senior Research Officer at the Laboratory of Organic Synthesis, Perm SU.
Goleva str. 13, Perm 614081; Bukireva str. 15, Perm 614068
Ткаченко Александр Георгиевич – доктор медицинских наук, заведующий лабораторией адаптации микроорганизмов, Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения РАН – филиал ФГБУН Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН; профессор кафедры микробиологии и иммунологии ГНИУ.
614081, Пермь, ул. Голева; 614068, Пермь, ул. Букирева, 15
Alexander G. Tkachenko – Dr. Sc (Med), Head of the Laboratory of Microbial Adaptation, Institute of Ecology and Genetics of Microorganisms, Ural Branch of the RAS – Branch of the Perm Federal Research Center UB RAS, Professor at the Department of Microbiology and Immunology, Perm SU.
Goleva str. 13, Perm 614081; Bukireva str. 15, Perm 614068
Актуальность. В формирование устойчивости бактерий к антибиотикам вносят вклад различные адаптивные механизмы, в том числе гены защитного ответа на окислительный стресс, объединённые в soxRSрегулон. В стрессовых условиях в клетках бактерий происходит повышение продукции активных форм кислорода и развитие окислительного стресса. Можно предположить, что повышенный уровень активных форм кислорода будет активировать экспрессию генов soxRS-регулона, что может обеспечить преадаптацию бактерий к воздействию антибиотиков.
Цель. Исследовать изменение экспрессии генов, входящих в soxRS-регулон, в клетках Escherichia coli, подвергнутых действию NaCl, повышенных температур и уксусной кислоты.
Материалы и методы. Уровень экспрессии генов определяли с использованием штаммов E. coli, несущих репортерные генные слияния промотора исследуемого гена (soxS, nfo) со структурной частью гена lacZ, в условиях периодического культивирования в бульоне LB без перемешивания.
Результаты. Активацию экспрессии генов soxRS-регулона вызывало воздействие NaCl и уксусной кислоты, а тепловой шок сопровождался снижением генной экспрессии. Увеличение уровня экспрессии наблюдалось в клетках, подвергнутых стрессам низкой (не вызывавшим снижения количества колониеобразующих единиц в культуре к четвёртому часу воздействия по сравнению с началом стрессового воздействия) и средней интенсивности (вызывавшим снижение количества колониеобразующих единиц на порядок), а стрессовые воздействия высокой интенсивности (вызывавшие снижение количества колониеобразующих единиц более чем на порядок) вне зависимости от их физико-химической природы сопровождались снижением экспрессии генов soxRS-регулона.
Заключение. В исследованных условиях только осмотический стресс, вызванный внесением NaCl, сопровождался значимой активацией генов, входящих в soxRS-регулон. Сублетальное воздействие NaCl, вызывая повышение экспрессии генов soxRS-регулона в 2–2,5 раза, может обеспечивать преадаптацию бактерий к факторам, на противодействие которым направлен данный регулон, в том числе к антибактериальным препаратам.
Background. Some stress responses contribute to the formation of bacterial antibiotic resistance, including the soxRS oxidative defense regulon. Elevation of reactive oxygen species production and oxidative stress was detected in bacterial cells exposed to various environmental stresses. It can be supposed that a stress-mediated increase in the level of reactive oxygen species will activate the expression of the soxRS regulon genes, which may provide pre-adaptation to antibiotics.
The aim. To study changes in the expression of soxRS regulon genes in Escherichia coli cells exposed to NaCl, acetic acid, and heating.
Materials and methods. Gene expression was measured in cells bearing reporter gene fusions (soxS::lacZ, nfo::lacZ). An overnight broth culture was diluted in fresh LB broth to OD600 = 0.1 and cultivated at 37 °C without stirring until OD600 = 0.3, then the stressors were applied.
Results. Exposure to NaCl and acetic acid activated the expression of soxRS regulon genes, while heating caused a decrease in gene expression. An increase in the expression level was observed in cells subjected to stresses of low intensity (which did not cause a decrease in the number of colony-forming units (CFU) by the 4th hour of exposure compared to the beginning of the stress exposure) and medium intensity (which caused a 10-fold decrease in the number of CFU), whereas high-intensity stresses (which caused a decrease in the number of CFU by more than 10 times), regardless of their nature, were accompanied by a decrease in the expression of the soxRS regulon genes.
Conclusion. Under the conditions studied, only the osmotic stress caused by the addition of NaCl was accompanied by a significant activation of the soxRS regulon genes. Sublethal exposure to NaCl, causing an increase in the expression of soxRS regulon genes by 2–2.5 times, may provide pre-adaptation of bacteria to the factors that this regulon is aimed at counteracting, including antibacterial drugs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.