BioScience Blog – Научный Биологический блог

Молекулярные механизмы выживания в неблагоприятных условиях среды микоплазм — лишенных клеточной стенки прокариот — представляют интерес для фундаментальных исследований и практических разработок, связанных с определением механизмов формирования и контроля системы «паразит-хозяин» [1]. Уникальным видом микоплазм с точки зрения адаптивных способностей является Acholeplasma laidlawii – «вездесущая» микоплазма, инфицирующая человека, животных, растения, основной контаминант клеточных культур. Основной детерминантой патогенеза у человека, животных и растений при персистенции микоплазм является окислительный стресс. Несмотря на успешную реализацию геномно-протеомных проектов в отношении ряда микоплазм, молекулярные основы адаптации к неблагоприятным условиям среды, в том числе окислительному стрессу, пока не определены.

Выявление особенностей изменений морфофизиологии и экспрессии белков клеток A. laidlawii PG8 при воздействии Н2О2 явилось задачей настоящей работы.

В результате исследований влияния Н2О2 на рост и жизнеспособность клеток микоплазмы A. laidlawii PG8 обнаружено, что обработка клеток Н2О2 в низкой концентрации (5 мкM) незначительно стимулирует рост бактерии, тогда как обработка клеток Н2О2 в высокой концентрации (10-60 мМ) оказывает токсическое действие. При добавлении Н2О2 в концентрации 1 мМ к экспоненциально растущим клеткам A. laidlawii PG8 рост культуры немедленно прекращается, возобновляясь лишь после трёхчасовой лаг-фазы, но удельная скорость роста снижается почти вдвое по сравнению с удельной скоростью роста ахолеплазмы в контроле — в среде Эдварда без добавления Н2О2.

В условиях окислительного стресса — при воздействии Н2О2 в разных концентрациях (1 и 10 мМ) — наблюдается увеличение электронной плотности клеток A. laidlawii PG8, изменение основных модальных классов клеток, связанных с морфометрическими параметрами, появление клеток с морфологией, не характерной для вегетативных форм микоплазмы (рис. 1).

Рис. 1. Трансмиссивная микрография клеток A. laidlawii PG8, необработанных H2O2 (А) и обработанных 10 мМ H2O2 (Б). КИМ — клетки с измененной морфологией; УЭП — увеличение электронной плотности.

Аналогичные данные были получены в отношении клеток Mycoplasma gallisepticum S6 при адаптации микоплазмы к неблагоприятным условиям среды (понижение температуры и ограничение субстрата). При этом изменения морфофизиологии клеток микоплазмы сопровождались специфичной реорганизацией экспрессии белков [2]. В этой связи был проведен сравнительный анализ экспрессии белков в клетках A. laidlawii PG8, выращенных на полноценной питательной среде и в условиях окислительного стресса (1 мМ Н2О2).

В результате разделения с помощью 2DЕ дифференциально окрашенных белков клеток A. laidlawii PG8 и последующего MALDI TOF/TOF-анализа было идентифицировано 8 стресс-реактивных белков микоплазмы.

Особенности доменной организации, определяющие функциональные категории этих белков, предполагают их участие в процессах трансляции, транскрипции, сигнальной трансдукции и детоксикации и влияние на морфофизиологию бактериальных клеток. На основании полученных данных  представлена  возможная  схема  реорганизации  молекулярно-генетических процессов в клетках A.
laidlawii PG8 при окислительном стрессе.

Выявленные редокс-реактивные белки A. laidlawii PG8 и их гены представляются перспективными для определения молекулярных механизмов выживания микоплазмы в неблагоприятных условиях среды, при окислительном стрессе, а также для разработки средств контроля соответствующих инфекций.

Литература

1.             Razin S. Prokaryotes. – Springer New York, 2006. – P. 836-904.

2.                           Чернов В.М. и др. Адаптация микоплазм к неблагоприятным условиям роста: морфология, ультраструктура и экспрессия генома клеток Mycoplasma gallisepticum S6 // ДАН. – 2008. – Т. 421, № 3. – С. 701-704.