Journal of microbiology, epidemiology and immunobiologyJournal of microbiology, epidemiology and immunobiologyЖурнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии0372-93112686-7613Central Research Institute for Epidemiology13988ArticlesСтатьиResearch ArticleROLE OF PHAGE L07 LYSOGENY IN GENETIC VARIABILITY OF ESCHERICHIA COLIРОЛЬ ЛИЗОГЕНИИ ФАГА L07 В ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ESCHERICHIA COLIAleshkinG. IАлешкинГ. ИSmelkovaO. IСмелковаО. ИTimakovaN. VТимаковаН. ВDobryninaO. YuДобрынинаО. ЮUmyarovA. MУмяровА. МRusinaO. YuРусинаО. ЮMarkovA. PМарковА. ПBolshakovaT. NБольшаковаТ. НGamaleya Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Moscow, RussiaНИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи, Москва15122014916NO6 (2014)№6 (2014)142009062023Copyright ©; 2014, Aleshkin G.I., Smelkova O.I., Timakova N.V., Dobrynina O.Y., Umyarov A.M., Rusina O.Y., Markov A.P., Bolshakova T.N.Copyright ©; 2014, Алешкин Г.И., Смелкова О.И., Тимакова Н.В., Добрынина О.Ю., Умяров А.М., Русина О.Ю., Марков А.П., Большакова Т.Н.2014Aleshkin G.I., Smelkova O.I., Timakova N.V., Dobrynina O.Y., Umyarov A.M., Rusina O.Y., Markov A.P., Bolshakova T.N.Алешкин Г.И., Смелкова О.И., Тимакова Н.В., Добрынина О.Ю., Умяров А.М., Русина О.Ю., Марков А.П., Большакова Т.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://microbiol.crie.ru/jour/article/view/13988

Aim. Determine the possibility oflysogenization of Escherichia coli single strain DNA (ssDNA) by le7 bacteriophage from the Microviridae family and determine the role of phage le7 lysogeny in genetic variability of these bacteria. Materials and methods. A method of E. coli K12 lysogeniza-tion by phage le7 was developed. A spot-test for the control of resistance of the obtained lysogens against phage le7 and determination of lysogen le7 spontaneous production was worked out. Criteria for phage le7 identification, that is spontaneously produced by E. coli K12 lysogens, were proposed. A kit of isogenic E. coli strains, that vary by mutations in ptsI, ptsH and fruA genes, that code phosphoenolpyruvate (PEP):carbohydrate phosphotransferase system (PTS) proteins, was constructed. Results. The ability of highly virulent bacteriophage le7 to lysogenize E. coli was shown. A reduction of le7 titers in ptsI, ptsH and fruA E. coli K12 mutants was demonstrated compared with titers in wild-type bacteria. Lytic bacteriophage le7 was also able to lysogenize ptsI, ptsH and fruA mutants at a high frequency. Lysogens are resistant to phages le7, phiX174 of Microvirus genus and spontaneously produce le7. Conclusion. Bacteriophage le7 ofthe Microviridae family is able to lysogenize E. coli K12 and vertically transfer genome of this lytic phage. As a result, lytic phage le7 takes part in bacterial variability as a factor of lysogen selection in bacteria population corresponding to PTS mutants by phenotype.

Цель. Определить возможность лизогенизации Escherichia coli однонитевой ДНК (онДНК)-бактериофагом le7 из семейства Microviridae и установить роль лизогении фага le7 в генетической изменчивости этих бактерий. Материалы и методы. Разработана методика лизогенизации E.coli K12 фагом le7. Отработан спот-тест для проверки резистентности полученных лизогенов к фагу le7 и определения спонтанной продукции le7 лизогенами. Предложены критерии идентификации фага le7, спонтанно продуцируемого лизогенами E. coli K12. Сконструирован набор изогенных штаммов E. coli, отличающихся мутациями в генах ptsI, ptsH и fruA, кодирующих белки фосфоенолпируват (ФЕП):углевод фосфотрансферазной системы (ФТС). Результаты. Показана способность высоковирулентного бактериофага le7 к лизогенизации E.coli. Продемонстрировано снижение титров le7 на мутантах ptsI, ptsH и fruA E. coli K12, по сравнению с титрами на бактериях дикого типа. При этом установлено, что литический бактериофаг le7 способен с повышенной частотой лизогенизировать мутанты ptsI, ptsH и fruA. Лизогены резистентны к фагам le7, phiX174 рода Microvirus и спонтанно продуцируют le7. Заключение. Бактериофаг le7 из семейства Microviridae способен к лизогенизации E. coli K12 и вертикальному переносу генома этого литического фага. В результате литический фаг le7 участвует в бактериальной изменчивости как фактор отбора лизогенов в популяции бактерий, соответствующих по фенотипу мутантам ФТС.

Escherichia coliptsHptsIssDNA bacteriophage le7Microviridae familylysogenyEscherichia coliphosphoenolpyruvate:carbohydrate phosphotransferase systemfruAptsHptsI mutantsgenetic variabilityонДНК-бактериофаг le7семейство Microviridaeлизогенияфосфоенолпируват:углевод фосфотрансферазная системамутанты fruAгенетическая изменчивостьБондаренко В.М. «Острова» патогенности бактерий. Журн. микробиол. 2001, 4: 6774.Добрынина О.Ю., Умяров А.М., Марков А.П., Большакова Т.Н. Точное исключение транспозона Tn5 в мутантах E.co1i K12 с дефектами общего компонента ФТС и субъединиц ДНК-гиразы. Молекулярная генетика, микробиология, вирусология. 2010, 1: 13-16.A1eshkin G.I., Kadzhaev K.V., Markov A.P. High and 1ow UV-dose responses in SOS-induction of the precise excision of transposons Tn1, Tn5, Tn10 in Escherichia co1i. Mutation. Res. 1998, 401: 179-191.Brussow H., Canchaya C., Hardt W-D. Phages and the evo1ution of bacteria1 pathogens: from genomic rearrangements to 1ysogenic conversion. Microbio1. Mo1. Bio1. Rev. 2004, 68 (3): 560-602.Casas V., Ma1oy S. Ro1e of bacteriophage-encoded exotoxins in the evo1ution of bacteria1 pathogens. Future Microbio1. 2011, 6 (12): 1461-1473.C1arke I.N., Cutc1iffe L.T., Everson J.S. et a1. Chmydia phage Chp2, a ske1eton in the phiX174 c1oset: scaffo1ding protein and procapsid identification. J. Bacterio1. 2004, 186: 7571-7574.Co1asanti J., Denhardt D.T. Mechanism of rep1ication ofbacteriophage phi X174. XXII. Site-specific mutagenesis of the A* gene revea1s that A* protein is not essentia1 for phi X174 DNA rep1ication. J. Mo1. Bio1. 1987, 197 (1): 47-54.Davis B.M., Wa1dor M.K. Fi1amentous phages 1inked to viru1ence of Vibrio cho1erae. Curr. Op. Microbio1. 2003, 6: 35-42.Deutscher J., Francke C., Postma P.W. How phosphotransferase system-re1ated protein phos-phory1ation regu1ates carbohydrate metabo1ism in bacteria. Microbio1. Mo1. Bio1. Rev. 2006, 70 (4): 939-1031.Huber K.M., Wa1dor M.K. Fi1amentous phage integration requires the host recombinases XerC and XerD. Nature. 2002, 417: 656-659.I1iashenko B.N. Sensitivity of the phage and comp1ementary strands of the rep1icative form of phage ФX174 deoxyribonuc1eic acid to u1travio1et 1ight. Nature. 1966, 211: 430.Krupovic M., Forterre P. Microviridae goes temperate: Microviruses-re1ated proviruses reside in the genomes of bacteroidetes. PLoS One. 2011, 6 (5): e1983. doi10.371/journa1. pone.0019893.Rice K.C., Bay1es K.W Mo1ecu1ar contro1 of bacteria1 death and 1ysis. Microbio1. Mo1. Bio1. Rev. 2008, 72 (1): 85-109.Srinivasiah S., Bhavsar J., Thapar K. et a1. Phages across the biosphere: contrasts of viruses in soi1 and aquatic environments. Res. Microbio1. 2008, 159: 349-357.Timakov V.D., Skavronskaya A.G., I1iashenko B.N., Tikhonenko A.S., Favorskaya Ju.N., Borisova N.B. Influence of antisera reacting with deoxyribonuc1eic acid on the expression of the infectious activity to the sing1e-stranded phage 107 deoxyribonuc1eic acid. Nature. 1966, 212 (5063): 695-697.Ton-Hoang B., Pasternak C., Siguier P. et a1. Sing1e-stranded DNA transposition is coup1ed to host rep1ication. Ce11. 2010, 142: 398-408.Wa1dor M.K., Meka1anos J.J. Lysogenic conversion by a fi1amentous phage encoding cho1-erae toxin. Science. 1996, 272: 1910-1914.