Анализ протеома бактерии B.avium, штамм 197N.

Анализ протеома бактерии B.avium, штамм 197N.
Д.Слосинова, студентка 1 курса
Введение.
[Русское название]
Русское название бактерии Bordetella avium– ?( Бордетелла птичья).
[Таксономия]
Вид B.avium относят к роду Bordetella, семейству Alcaligenaceae, порядку Burkholderiales,
подклассу Betaproteobacteria классу Proteobacteria, царству Bacteria [1]. Бактерия (болезнь,
которую она вызывает) сначала была открыта у индюшонка (молодой индейки) в 1967 году и в
1984 официально названа Bordetella avium.
[Размер, фотография]
Фотография бактерии (взята с сайта http://www.asm.org/branch/brva/images/Bavium.jpg):
Лежит также в файле B_avium.jpg.
Вообще бактерии из рода Bordetella представляют собой мелкие (0,5-2,0*0,2-0,5 мкм)
грамотрицательные коккобациллы. На плотных питательных средах B.avium (как и другие виды
рода Bordetella) образует компактные, с гладкими гранями (краями), влажные, выпуклые,
ровные, блестящие колонии с жемчужным оттенком. [1, 2] Самые мелкие колонии (1-2мм) у
B.pertussis, у B.avium колонии немного крупнее. Уже через 24 часа инкубации диаметр колонии
составляет 0.2-1мм. [2]
Если же встречается колония с неровным, зазубренным краем (“грубые” колонии), то это
редкая разновидность B.avium, не вызывающая болезни (не патогенна). [2]
гладкая колония
“грубая” колония
В высокопитательных средах наблюдаются также нитчатые формы (подробнее см. ниже).
[Среда (среды) обитания и условия]
B.avium – не способная к брожению аэробная бактерия. Она вызывает у птиц болезнь
bordetellosis, образуя колонии в их трахеях. В отличие от своих сородичей B. avium (так же, как
и B.Bronchiseptica) cпособны расти не только на питательных средах, но и в фосфатно-солевом
буфере и пресной воде, которые теоретически могут являться источниками инфекции.
Bordetella avium выращивают на многих различных средствах, включая MacConkey agar,
Bordet-Gengou agar, бульоне на основе телятины, бульон из сои, кровяной агар, и сердечномозговой бульон вливания. [2]
(Как уже было сказано выше) в высокопитательных средах, энергичном колебании
(встряхивании) и инкубации в 37 С развиваются нитчатые формы. (Однако рeptone (пептонный)
бульон не стимулирует развитие таких форм.) [4]
Что касается температуры, то далее приводятся результаты исследований The Merc
Veterinary Manual:
Эффекты температуры на росте трех штаммов Bordetella avium были определены в молодой
индейке и в пробирке. Колонизация трахеи двумя ядовитыми штаммами B. avium была
значительно больше у содержащейся в холоде индейки, чем у содержащейся в тепле.
Неядовитый штамм вакцины, ART - VAX, колонизировал трахеи содержащейся в холоде
индейки в ограниченной степени, но не сумел колонизировать содержащуюся в тепле индейку.
Нормы роста для трех штаммов B. avium были определены в бульоне с мозговой основой в 30,
35, 40, и 45 C. Все три штамма лучше всего развивались в 35 C, но были уничтожены 45 C. По
сравнению с ядовитыми штаммами, ART - VAX росло заметно меньше во всех температурах, и
большинство культур ART - VAX росло в 40 C только после переменного периода
снижающегося количества жизнеспособных бактерий.
Это исследование показывает, что температура воздействует на рост B. avium в живом
материале и в пробирке и что рост ART - VAX штамм существенно отличается от роста
ядовитых штаммов. [2]
[Чем интересна человеку, почему ее геном секвенирован]
Bordetella avium вызывает болезни верхних дыхательных путей (трахей) у куриц (в основном
у цыплят), индеек, страусов и многих других видов птиц - bordetellosis. При этом происходит
разрушение верхних слоев покровов трахей, к тому же выделяются токсины, действующие на
другие органы и ткани.
Для человека B.avium в отличие от своего собрата B.pertussis (который вызывает коклюш) не
опасен. Bordetellosis непосредственно воздействует на выращиваемых на продажу индеек в
Соединенных Штатах, Канаде и Германии. Инфекция не смертельна , но инфицированные
птицы восприимчивы к вторичным инфекционным болезням (например заражение Escherichia
coli и другими агентами), которые часто оказываются смертельными (возможен также рецидив –
т.е. повторное заражение B.avium). Результат - серьезные экономические потери во всех
регионах, выращивющих домашних птиц. [5]
К тому же bordetellosis имеет высокую заболеваемость (для молодых птиц, которые гораздо
более подвержены болезни, чем старые, процент заболеваемости может достигать 80-100%) и с
трудом поддается лечению. Проблема в том, что эпителий трахеи птиц (в частности индеек)
трудно доступен для лечения антимикробными лекарственными препаратами (хотя B.avium
высоко чувствителен к таким препаратам; я нашла один из таких препаратов - Доксивит 100 и
Доксивит 100). Однако антимикробная терапия может быть полезна при повторном заражении.
Попытки привить птиц тоже далеко не во всех случаях заканчиваются успехом.
Болезнь распространяется от поселения к поселению. B avium высоко инфекционен и легко
передается от инфицированной индейки до восприимчивых птиц прямым контактом. Инфекция
может также быть передана через загрязненную питьевую воду, подачу, и мусор, который
может оставаться инфекционным до 1-6 месяцев. В связи с чем болезнь легко распространяется
от одного поселения (места скопления птиц) к другому.
Геном бактерии B.avium секвенирован для того, чтобы способствовать разработке новых
способов борьбы с ней.
(Еще одна причина интереса к этой бактерии в том, что в отличие от других представителей
рода Bordetella, B.avium вызывает болезнь у птиц, а не у млекопитающих. А следовательно
интересно понять почему так произошло. Подробнее см. далее.)
Для отбора статей, посвященных геному B.avium, был составлен запрос (Bordetella avium
[title] OR +B.avium [title]) AND “complete genome” По запросу найдена 1 статья. В статье [3]
описывается состав генома и сравниваются особенности B.avium и других представителей рода
в выборе “жертвы”. О среде обитания таким способом ничего не получилось найти.
[(*) Интересные особенности бактерии]
Геном и протеом B.avium
[Статистические данные о геноме]
Статистические данные о геноме приведены в табл.1 Они взяты с сайта
http://www.ebi.ac.uk/genomes/bacteria.html
Табл.1 Статистические данные о геноме B.avium
Хромосома
Число пар
Число
или плазмида
нуклеотидов
генов
Суммарная
длина генов
(% от длины
хромосомы
Суммарн
GC
ая длина
состав
межгенных
(%)
промежутков
хр.1
кольцевая
3 732 255
3 382
или плазмиды)
90%
(%)
10%
61,5%
Bordetella avium является патогенной для домашней птицы и этим он отличен от других
представителей рода Bordetella таких, как Bordetella bronchiseptica, Bordetella pertussis, и
Bordetella parapertussis, которые инфицируют млекопитающих. Чтобы понимать эволюционное
развитие разнообразия представителей рода Bordetella и изучить их патогенные свойства, была
полученаи тщательно изучена последовательность генома B.avium 197N, ядовитый штамм. С
3,732,255 основаниями (нуклеатидными парами) DNA и 3,417 генами (“предсказанными” predicted coding sequences), B.avium имеет самый маленький геном из представителей своего
рода. Исследования подтвердили наличие или отсутствие (предварительно сообщенных)
факторов ядовитости B.avium, и генетические основа для различия в характеристиках роста
была найдена. Более, чем 1,100 генов, представленных в B.avium, но не в B.Bronchiseptica, были
идентифицированы, и было предположено, что белки, которые кодируются данными генами,
определяют приспособленность бактерии к инфицированию дыхательных путей птиц, а не
млекопитающих. [3]
[(*) Длины межгенных промежутков]
[(*) Распределение генов по двум цепям ДНК]
[Длины белков]
По данным с сайта http://www.ebi.ac.uk/genomes/bacteria.html число белков протеома B.avium
совпадает с числом генов и равно 3382 (хотя рядом в таблице приводится еще число 3372, но я
не знаю с чем это связано).
[Гистограмма длин белков]
Литература
[1] http://www.antibiotic.ru/cmac/pdf/5_4_329.pdf
[2] http://www.merckvetmanual.com/mvm/index.jsp?cfile=htm/bc/206400.htm
[3] “Comparison of the genome sequence of the poultry pathogen Bordetella avium with those of
B. bronchiseptica, B. pertussis, and B. parapertussis reveals extensive diversity in surface structures
associated with host interaction.” Trust Sanger Institute, Trust Genome Campus, Hinxton,
Cambridge, CB10 1SA, United Kingdom.
[4] Department of Avian Medicine, College of Veterinary Medicine, University of Georgia,
Athens 30605.
[5] http://www.depts.drew.edu/govschl/GSS_2002/gss_2002_final/team1_final.pdf