Роль интегративно-конъюгативных элементов в реализации устойчивости Vibrio сholerae к тяжёлым металлам

Обоснование. В процессе мониторинга объектов окружающей среды в субъектах Российской Федерации регистрируют постоянное выделение как нетоксигенных штаммов холерных вибрионов, так и эпизодическое обнаружение единичных токсигенных штаммов Vibrio cholerae О1 El Tor. Существует предположение о том, что тяжёлые металлы во внешней среде могут выступать одним из факторов, способствующих эволюции холерного вибриона. Изучение толерантности нетоксигенных V. сholerae О1 из водных объектов подтвердило существование изолятов, устойчивых к широкому спектру тяжёлых металлов в разных комбинациях. Работ, посвящённых анализу генетической природы толерантности вибрионов к тяжёлым металлам, в настоящее время крайне мало, а сведения о наличии генов резистентности к тяжёлым металлам у токсигенных вибрионов отсутствуют.

Цель исследования. Идентифицировать возможные гены, обуславливающие резистентность к тяжёлым металлам у токсигенных холерных вибрионов.

Методы. В работе использовали два штамма V. cholerae серогруппы О1 — 83 и 5879 и штамм Escherichia coli QD5003 Rif ^r. Для анализа in silico отобрали 1880 полных геномов токсигенных холерных вибрионов, принадлежащих разным серогруппам и выделенных в разные периоды времени.

Результаты. Сравнительный биоинформационный анализ методом вычитания геномов выявил ген czcA (номер доступа в базе данных NCBI GenBank: MVB73536.1) у штамма V. сholerae 83. При анализе секвенированных геномов 1880 штаммов V. сholerae различных серогрупп и сроков выделения ген czcA обнаружили у 159 токсигенных штаммов из 1125 исследованных (14,1%), но ни в одном из 775 геномов нетоксигенных вибрионов. Методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с виртуальными праймерами in silico подтвердили наличие гена czcA у штамма V. сholerae 83 в составе интегративно-конъюгативного элемента типа ICEVchBan11. Среди 159 czcA+ геномов V. сholerae достоверно идентифицировали два типа интегративно-конъюгативных элементов: 113 ICEVchBan9 и 27 ICEVchBan11. Для исследования возможной биологической роли czcA провели конъюгативный перенос ICEVchBan11 в клетки V. сholerae 5879. При этом клетки czcA+ штамма 5879 достоверно повысили устойчивость к ионам кадмия.

Заключение. Полученные данные позволяют предположить, что наличие гена czcA у токсигенных холерных вибрионов может повышать устойчивость к токсическому действию тяжёлых металлов. В частности, это может давать бактерии преимущество при попадании в водоёмы с повышенным содержанием ионов кадмия.