Оценка патогенного потенциала серраций из криогенных местообитаний

Условно-патогенные бактерии рода Serratia широко распространены в природе, однако данный род также включает в себя виды, связанные со вспышками внутрибольничных инфекций. Серрации обнаруживают в экстремальных местообитаниях, однако патогенный потенциал полиэкстремофильных представителей рода Serratia практически не изучен. Задачей настоящего исследования являлся сравнительный анализ геномов двух штаммов серраций из полярных регионов, сфокусированный на изучении генетических факторов вирулентности и адаптации к криогенным условиям существования. Штамм Serratia liquefaciens 72 выделен в ходе 56-й Российской Антарктической экспедиции из образца гуано колонии пингвинов Адели (Pygoscelis adeliae) на острове Токарева (архипелаг Хасуэлл, Восточная Антарктида). Штамм Serratia fonticola 5l выделен при микробиологическом исследовании материала ископаемого лося (Alces alces), мерзлая туша которого обнаружена на полуострове Буор-Хая вблизи побережья моря Лаптевых (Республика Саха (Якутия), РФ). Проведенное полногеномное секвенирование позволило выявить в геномах изучаемых штаммов структуры, свидетельствующие об их успешной адаптации к низким температурам. Установлено, что в обоих геномах присутствуют гены, кодирующие основные белки-шапероны холодового шока, филогенетически близкие соответствующим генам гипобаротолерантного штамма Serratia liquefaciens ATCC 27592. Кроме того, оба штамма имеют кластеры генов tcfABCD, определяющих способность к адгезии бактериальных клеток к эпителиальным тканям, и генами RTX-токсинов — адгезинов, продукты которых являются важнейшими факторами биопленкообразования у патогенных грамотрицательных бактерий. Экспериментальные исследования подтвердили способность Serratia liquefaciens 72 и Serratia fonticola 5l к активному биопленкообразованию в широком диапазоне температур (от 6° до 37°С). Полученные результаты свидетельствуют о том, что изученные представители рода Serratia, выделенные в Арктике и Антарктике, в целом обладают сходными чертами адаптации к условиям полярного климата, включая способность к продукции фимбрий, активной адгезии и биопленкообразованию при низких температурах. Выявленные генетические факторы адаптации могут также выполнять функции факторов патогенности, что позволяет экстремотолерантным штаммам серраций проявлять черты возбудителей оппортунистических и нозокомиальных инфекций, а также передаваться с охлажденными продуктами питания. Широкое применение пищевых технологий, включающих охлаждение и вакуумирование пищевой продукции, потенциально способно создать новую экологическую нишу, благоприятную для селекции психро- и гипобаротолерантных возбудителей пищевых токсикоинфекций. Полученные результаты позволяют поставить вопрос о необходимости дальнейших исследований по мониторингу генетического разнообразия популяций психрофильных гипобаротолерантных микроорганизмов, обладающих патогенным и эпидемическим потенциалом.