Продукция полиаминов природными штаммами Escherichia coli, выделенными из разных источников
https://doi.org/10.29413/ABS.2026-11.1.8
Аннотация
Обоснование. Полиамины путресцин и кадаверин служат сырьем для синтеза полиамидов, а их получение путем микробиологического синтеза является одним из актуальных направлений биотехнологии, для развития которого требуется поиск активных продуцентов и аминоацилдекарбоксилаз. Кроме того, полиамины рассматривают как фактор адаптации бактерий к биотопам организма-хозяина и связывают с их патогенностью.
Цель исследования. Оценка способности природных штаммов Escherichia coli, выделенных из разных источников, продуцировать полиамины.
Материалы и методы. Объектами исследования явились штаммы E. coli: выделенные из мочи пациентов с инфекцией мочевыводящих путей (UPEC); выделенные из органов цыплят-бройлеров с признаками колисептицемии (APEC); комменсальные, выделенные из фекалий здоровых сельскохозяйственных животных (FEC) и здоровых людей (HFEC). Бактерии культивировали в базовых (бульон LB, 120 об/мин, 37°С) и индуцирующих (среда М9 с добавкой 0,4 % глюкозы и 10 г/л орнитина/аргинина/лизина, 0 об./мин, 37°С) условиях. Количественный анализ полиаминов проводили методом тонкослойной хроматографии с предварительной дериватизацией дансилхлоридом.
Результаты. Исследована активность полиамин-синтезирующей системы у 121 штамма E. coli. Выделены штаммы, способные продуцировать 3,5 мМ путресцина из орнитина и 5 мМ путресцина из аргинина, а также более 5,5 мМ кадаверина из лизина, что значительно превышало продукцию полиаминов штаммом E. coli К12 (0,3, 0,03 и 3 мМ, соответственно). Среднее значение продукции путресцина из орнитина в группах штаммов APEC и UPEC было более чем в два раза выше по сравнению с HFEC и FEC. В неиндуцирующих условиях способность продуцировать кадаверин у штаммов, выделенных от человека (UPEC, HFEC), была в 2-3 раза ниже по сравнению со штаммами, выделенными от животных (APEC, FEC).
Заключение. Выявлена зависимость способности продуцировать полиамины от источника выделения микроорганизма.
Об авторах
А. В. АховаРоссия
Ахова Анна Викторовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов «ИЭГМ УрО РАН» - филиала ФГБУН ПФИЦ УрО РАН; доцент ФГАОУ ВО «ПНИПУ».
614081, Пермь, ул. Голева, 13; 614990, Пермь, Комсомольский проспект, 29
В. И. Сагидуллина
Россия
Сагидуллина Вероника Илнуровна - инженер лаборатории адаптации микроорганизмов.
614081, Пермь, ул. Голева, 13
В. А. Абрамова
Россия
Абрамова Валентина Алексеевна - лаборант лаборатории адаптации микроорганизмов «ИЭГМ УрО РАН» - филиала ФГБУН ПФИЦ УрО РАН; студентка кафедры «Химия и биотехнология», ПНИПУ.
614081, Пермь, ул. Голева, 13; 614990, Пермь, Комсомольский проспект, 29
А. П. Годовалов
Россия
Годовалов Анатолий Петрович - кандидат медицинских наук, доцент, доцент кафедры микробиологии и вирусологии, ведущий научный сотрудник ЦНИЛ.
614990, Пермь, ул. Петропавловская, 26
М. В. Кузнецова
Россия
Кузнецова Марина Валентиновна - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной биотехнологии «ИЭГМ УрО РАН» - филиала ФГБУН ВО «ПФИЦ УрО РАН»; профессор ФГБОУ ВО «ПГМУ им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России.
614081, Пермь, ул. Голева, 13; 614990, Пермь, ул. Петропавловская, 26
А. Г. Ткаченко
Россия
Ткаченко Александр Георгиевич - доктор медицинских наук, заведующий лабораторией адаптации микроорганизмов.
614081, Пермь, ул. Голева, 13
Список литературы
1. Tabor CW, Tabor H. Polyamines in microorganisms. Microbiological Reviews. 1985; 49(1): 81-99. doi: 10.1128/mr.49.1.81-99.1985
2. Gevrekci AÖ. The roles of polyamines in microorganisms. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2017; 33(11): 204. doi: 10.1007/s11274-017-2370-y
3. Michael AJ. Polyamines in eukaryotes, bacteria, and archaea. Journal of Biological Chemistry. 2016; 291(29): 14896-14903. doi: 10.1074/jbc.R116.734780
4. Michael AJ. Polyamine function in archaea and bacteria. Journal of Biological Chemistry. 2018; 293(48): 18693-18701. doi: 10.1074/jbc.TM118.005670
5. Morris DR, Fillingame RH. Regulation of amino acid decarboxylation. Annual Review of Biochemistry. 1974; 43(1): 303-321. doi: 10.1146/annurev.bi.43.070174.001511
6. Michael AJ. Biosynthesis of polyamines and polyamine-containing molecules. Biochemical Journal. 2016; 473(15): 2315-29. doi: 10.1042/BCJ20160185
7. Schwarz J, Schumacher K, Brameyer S, Jung K. Bacterial battle against acidity. FEMS Microbiology Reviews. 2022; 46(6): fuac037. doi: 10.1093/femsre/fuac037
8. Nair AV, Singh A, Chakravortty D. Defence Warriors: Exploring the crosstalk between polyamines and oxidative stress during microbial pathogenesis. Redox Biology. 2025; 83: 103648. doi: 10.1016/j.redox.2025.103648
9. Campilongo R, Di Martino ML, Marcocci L, Pietrangeli P, Leuzzi A, Grossi M, et al. Molecular and functional profiling of the polyamine content in enteroinvasive E. coli : looking into the gap between commensal E. coli and harmful Shigella. PLoS One. 2014; 9(9): e106589. doi: 10.1371/journal.pone.0106589
10. Bekebrede AF, Keijer J, Gerrits WJJ, Boer VCJ. The molecular and physiological effects of protein-derived polyamines in the intestine. Nutrients. 2020; 12(1): 197. doi: 10.3390/nu12010197
11. Hosseinkhani F, Heinken A, Thiele I, Lindenburg PW, Harms AC, Hankemeier T. The contribution of gut bacterial metabolites in the human immune signaling pathway of non-communicable diseases. Gut Microbes. 2021; 13(1): 1-22. doi: 10.1080/19490976.2021.1882927
12. Denamur E, Clermont O, Bonacorsi S, Gordon D. The population genetics of pathogenic Escherichia coli. Nature Reviews Microbiology. 2021; 19(1): 37-54. doi: 10.1038/s41579-020-0416-x
13. Mueller M, Tainter CR. Escherichia coli infection. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2023.
14. Ma W, Chen K, Li Y, Hao N, Wang X, Ouyang P. Advances in cadaverine bacterial production and its applications. Engineering. 2017; 3(3): 308-317. doi: 10.1016/J. ENG.2017.03.012
15. Huang Y, Ji X, Ma Z, tşzyk M, Xue Y, Zhao H. Green chemical and biological synthesis of cadaverine: recent development and challenges. RSC Advances. 2021; 11(39): 23922-23942. doi: 10.1039/d1ra02764f
16. Skoczinski P, Carus M, Tweddle G, Ruiz P, Hark N, Zhang A, et al. Bio-based building blocks and polymers - global capacities, production and trends 2023-2028. In-dustrial biotechnology. 2024; 20(2): 52-59. doi: 10.52548/VXTH2416
17. Wang J, Du M, Wang X, He J, Zhang A, Chen K. Highly efficient bio-production of putrescine from L-arginine with arginase and L-ornithine decarboxylase in engineered Escherichia coli. Bioresource Technology. 2024; 413: 131471. doi: 10.1016/j.biortech.2024.131471
18. Кузнецова М.В., Проворова С.В., Кубарев О.Г., Юдин Д.С., Каримова Н.В., Баяндина Н.В., и др. Сравнительная характеристика штаммов уропатогенной Escherichia coli, выделенных в условиях поликлиники и стационара. Урология. 2018; 6: 37-44. doi: 10.18565/urology.2018.6.37-44
19. Kuznetsova MV, Gizatullina JS, Nesterova LY, StarciC EM. Escherichia coli isolated from cases of colibacillosis in Russian poultry farms (Perm Krai): Sensitivity to antibiotics and bacteriocins. Microorganisms. 2020; 8(5): 741. doi: 10.3390/microorganisms8050741
20. Kuznetsova MV, Mihailovskaya VS, Remezovskaya NB, Starčič EM. Bacteriocin-producing Escherichia coli isolated from the gastrointestinal tract of farm animals: prevalence, molecular characterization and potential for application. Microorganisms. 2022; 10(8): 1558. doi: 10.3390/microorganisms10081558
21. Akhova AV, Tkachenko AG. Cadaverine biosynthesis in Escherichia coli adaptation to hydrogen peroxide. Applied Biochemistry and Microbiology. 2022; 58: 582-589. doi: 10.1134/S0003683822050039
22. Guerra PR, Herrero-Fresno A, Pors SE, Ahmed S, Wang D, Th0fner I, et al. The membrane transporter PotE is required for virulence in avian pathogenic Escherichia coli (APEC). Veterinary Microbiolology. 2018; 216: 38-44. doi: 10.1016/j.vetmic.2018.01.011
23. Nair AV, Singh A, Rajmani RS, Chakravortty D. Salmonella Typhimurium employs spermidine to exert protection against ROS-mediated cytotoxicity and rewires host polyamine metabolism to ameliorate its survival in macrophages. Redox Biology. 2024; 72: 103151. doi: 10.1016/j.redox.2024.103151
24. Guerra PR, Liu G, Lemire S, Nawrocki A, Kudirkiene E, Møller-Jensen J, et al. Polyamine depletion has global effects on stress and virulence gene expression and affects HilA translation in Salmonella enterica serovar typhimurium. Research in Microbiology. 2020; 171(3-4): 143-152. doi: 10.1016/j.resmic.2019.12.001
25. Szabó C, Southan GJ, Thiemermann C, Vane JR. The mechanism of the inhibitory effect of polyamines on the induction of nitric oxide synthase: role of aldehyde metabolites. British journal of pharmacology. 1994; 113(3): 757-766. doi: 10.1111/j.1476-5381.1994.tb17058.x
26. Bower JM, Gordon-Raagas HB, Mulvey MA. Conditioning of uropathogenic Escherichia coli for enhanced colonization of host. Infection and immunity. 2009; 77(5): 2104-2112. doi: 10.1128/iai.01200-08
27. Vasquez-Juarez RC, Kuriakose JA, Rasko DA, Ritchie JM, Kendall MM, Slater TM, et al. CadA negatively regulates Escherichia coli O157:H7 adherence and intestinal colonization. Infection and immunity. 2008; 76(11): 5072-5081. doi: 10.1128/iai.00677-08
28. Du C, Huo X, Gu H, Wu D, Hu Y. Acid resistance system CadBA is implicated in acid tolerance and biofilm formation and is identified as a new virulence factor of Edwardsiella tarda. Veterinary Research. 2021; 52(1): 117. doi: 10.1186/s13567-021-00987-x
Рецензия
Для цитирования:
Ахова А.В., Сагидуллина В.И., Абрамова В.А., Годовалов А.П., Кузнецова М.В., Ткаченко А.Г. Продукция полиаминов природными штаммами Escherichia coli, выделенными из разных источников. Acta Biomedica Scientifica. 2026;11(1):91-99. https://doi.org/10.29413/ABS.2026-11.1.8
For citation:
Akhova A.V., Sagidullina V.I., Abramova V.A., Godovalov A.P., Kuznetsova M.V., Tkachenko A.G. Polyamine production by natural Escherichia coli strains isolated from various sources. Acta Biomedica Scientifica. 2026;11(1):91-99. (In Russ.) https://doi.org/10.29413/ABS.2026-11.1.8
JATS XML

.png)






























