Поиск факторов, контролирующих подвижность Escherichia coli, её способность к колонизации и формированию биопленок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Бессонова Татьяна Александровна

• Бессонова Татьяна Александровна
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Бессонова Татьяна Александровна

Введение

Список используемых сокращений

1. Обзор литературы

1.1 Определение понятия биопленка. Стадии развития и формирования биопленок. Роль подвижности и адгезии в росте и формировании биопленок E. coli

1.2 Механизм регуляции инициации транскрипции E. coli

1.2.1 Белки нуклеоида Dps и H-NS как факторы, отвечающие за плотную

упаковку ДНК E. coli

1.2.2 Узнаваемые элементы промотора. Разнообразие g - факторов E. coli

1.3 Факторы транскрипции и их виды. Глобальные и локальные регуляторы

1.3.1 Белки-репрессоры транскрипции

1.3.2 Белки-активаторы транскрипции

1.4 Роль углеродного обмена в формировании биопленок E. coli

1.5 Факторы транскрипции - потенциальные модуляторы роста биопленок

1.5.1 LeuO

1.5.2 YjjM

1.5.3 UxuR и ExuR

1.6 Известные к настоящему времени особенности регуляции процесса

образования биопленок в E. coli

1.6.1 Регуляторные системы E. coli, ассоциированные с восприятием бактериями их прикрепления к поверхностям

1.6.2 Экспрессия генов, кодирующих фимбрии, зависит от фазовых вариаций

2.2 Суперпродукция белка LeuO в клетках E. coli

2.3 Очистка LeuO при помощи Ni-NTA аффинной хроматографии

2.4 Получение leuO_6xHis-tag и AleuO производных штамма K-12 MG1655

2.5 Выделение суммарной клеточной фракции РНК

2.6 Количественная ПЦР (qRT-PCR)

2.6.1 Реакция обратной транскрипции

2.6.2 Количественная ПЦР

2.7 Получение радиоактивно-меченных олигодезоксирибонуклеотидов

2.8 Реакция удлинения праймера (Primer extension) in vivo

2.9 D-дифференциальный электрофорез (DIGE)

2.9.1 Подготовка образцов

2.9.2 Окраска белков циановыми красителями

2.9.3 2D дифференциальный электрофорез (DIGE)

2.10 Электрофоретическое фракционирование белков в ПААГ

2.11 Иммуноблотинг

2.12 Иммунопреципитация хроматина с последующим секвенированием (ChIP-seq)

для белка LeuO

2.12.1 Иммунопреципитация хроматина к белку LeuO и пробоподготовка к секвенированию

2.12.2 Анализ результатов ChIP-seq

2.13 Другие компьютерные программы, алгоритмы и базы данных, использованные в работе

2.14 Анализ уровня прикрепления бактериальных клеток к эпителию кишечника

линии CaCo-2

2.15 Количественный анализ формирования биопленок в микротитровальных планшетах с помощью окрашивания кристаллическим фиолетовым

3. Результаты и их обсуждение

3.1 Картирование промоторов гена leuO

3.2 Суперпродукция и очистка белка LeuO. Проверка специфичности антител к очищенному LeuO

3.3 Альтернативные возможные старты трансляции коротких форм LeuO

3.3.1. Филогенетический анализ

3.3.2 Моделирование третичной структуры ДНК-связывающего домена LeuO

3.4 Дифференциальный синтез форм LeuO in vivo

3.5 Результаты анализа регулона LeuO при помощи ChIP-seq в Escherichia coli K-12 MG1655

3.6 Влияние исследуемых белков и источников углерода на эффективность адгезии кишечной палочки к эпителию кишечника человека

3.7 Формирование биопленокE. coli K-12 MG1655

3.7.1 Влияние источников углерода на формирование биопленокE. coli

3.7.2 Влияние удаления crp, dps, exuR, uxuR,yjjM, leuO на формирование биопленокE. coli

3.8 Сравнение протеомов дикого типа K-12 MG1655 и его делеционных мутантов по

генам exuR и uxuR

3.9 Влияние популяционной составляющей на формирование биопленок кишечной палочки

3.10 Удаление uxuR увеличивает дисперсию экспрессии генов подвижности и

образования биопленок

Заключение

Выводы

Список использованной литературы

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Введение

Появление бактерий с устойчивостью к все более широкому спектру антибиотиков ведет исследователей к поиску новых стратегий борьбы с ними. Способность бактерий формировать агрегаты в полисахаридном матриксе, называемые биопленками, наделяет бактериальное сообщество необычными свойствами: живущие в биопленках бактерии становятся устойчивыми не только высоким дозам антибиотика, но и к химическому и физическому воздействию. Многие хронические бактериальные инфекции сопровождаются формированием биопленок в различных полостях тела, а также на поверхности катетеров, что приводит к рецидивирующему течению заболеваний. Поэтому наряду с поиском новых классов антибиотиков, становится все более актуальным поиск новых способов разрушения бактериальных биопленок или же предотвращения их образования.

Помимо развития хронических заболеваний, биопленки также создают трудности на производствах и в очистных сооружениях, формируясь на поверхности и внутри труб и механизмов. В работах последних лет проводится поиск не только генетических основ формирования биопленок, но и регуляторных событий, которые лежат в основе этого явления. Это неудивительно, так как зная регуляторную молекулу, можно извне управлять ростом и развитием целой живой системы. Данная работа посвящена поиску не только факторов транскрипции, которые могли бы прямо или косвенно отвечать за регуляцию экспрессии генов формирования биопленок, подвижности и адгезии, но и оценке влияния эффекторных молекул на рост биопленки в условиях in vitro.

Кишечная палочка (Escherichia coli) является самым популярным объектом для изучения бактерий в лаборатории. Наиболее распространенным лабораторным штаммом E. coli является E. coli K-12 MG1655 (NC_000913), который быстро и удобно выращивается, а его способность как к аэробному, так и анаэробному росту играет на руку ученым при изучении течения бактериальных процессов внутри живого организма. В природе E. coli обитает в нижнем отделе кишечника млекопитающих и является возбудителем многих заболеваний, в том числе, переходящих в хроническую форму.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Поиск факторов, контролирующих подвижность Escherichia coli, её способность к колонизации и формированию биопленок»

Актуальность темы исследования

Наиболее естественным для бактерий является рост в составе биопленок. Биопленка -форма существования микробов в виде пространственно и метаболически структурированных микробных сообществ, которые встроены во внеклеточный полимерный матрикс и находятся на границе раздела фаз (Costerton и др. 1995; Nikolaev и Plakunov 2007). Бактериальные хронические инфекции, которые сопряжены со стойким воспалением окружающих тканей, обычно сопровождаются образованием биопленок патогенными и условно-патогенными бактериями (H0iby и др. 2010). Как лабораторные (например, K-12 MG1655), так и природные

штаммы Escherichia coli способны существовать в составе биопленки. Способность уропатогенных (UPEC) и энтеропатогенных (EPEC) кишечных палочек к формированию биопленок приводит к развитию хронических инфекций, такие как циститы и язвенные колиты. Живущие в составе биопленок бактерии становятся устойчивыми не только к высоким дозам антибиотика, но и к химическому и физическому воздействию. Поэтому наряду с поиском новых классов антибиотиков, становится все более актуальным поиск новых способов разрушения бактериальных биопленок или же предотвращения их образования. Процесс образования биопленок различными патогенами изучается на протяжении последних десятилетий, однако для кишечной палочки таких исследований не так много, а её мастер-регулятор формирования биопленок до сих пор не найден.

Известно, что формирование и рост биопленок E. coli напрямую связаны с подвижностью клеток и их способностью к прикреплению (адгезии) как к абиотическим поверхностям, так и к эукариотическим клеткам. Разными исследовательскими группами были выявлены белки, напрямую отвечающие за синтез фимбрий, белков-адгезинов, при удалении которых происходит сильное угнетение роста биопленок Escherichia coli. В последнее время находят всё больше регуляторов образования биопленок, но для большинства из них участие в этом процессе показано лишь косвенно. К подтвержденным регуляторам формирования биопленок можно отнести метаболический регулятор CsrA (Jackson, Simecka, и Romeo 2002). С помощью анализа транскриптомных данных в нашей лаборатории было обнаружено, что два других метаболических регулятора, UxuR и YjjM, могут контролировать не только гены, кодирующие ферменты и транспортеры гексуронатов, но и гены, ответственные за подвижность бактерий и образование биопленок. Аналогичные функции, но, вероятнее всего, опосредованно, могут выполнять белки нуклеоида H-NS и Dps.

В литературе также высказывалось предположение, что на эти процессы могут влиять глобальные регуляторы cAMP-CRP и LeuO, но прямых доказательств их участия в этом процессе пока нет, а регулон LeuO в Escherichia coli неизвестен.

Целью нашей работы был поиск новых регуляторов формирования биопленок E. coli K-12 MG1655, а также источников углерода, способных снижать эффективность этого процесса.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Выявить регулон белка LeuO в клетках E. coli K-12 MG1655 методом иммунопреципитации хроматина с последующим секвенированием.

2. Исследовать возможность синтеза нескольких форм LeuO с хромосомы E. coli K-12 MG1655 в различных условиях роста культуры.

3. Оценить влияние факторов транскрипции LeuO, ExuR, UxuR, YjjM, CRP и белков нуклеоида H-NS и Dps на способность E. coli K-12 MG1655 к адгезии к клеткам кишечного эпителия и формированию биопленок.

4. Оценить влияние гексуроновых кислот на интенсивность формирования биопленок различными штаммами E. coli

5. Изучить влияние удаления гена uxuR на спектр белков, синтезирующихся в E. coli K-12 MG1655 в присутствии D-глюкозы и D-глюкуроната.

6. Оценить экспрессию генов, кодирующих основные регуляторы формирования биопленок, в разных популяциях дикого типа E. coli K-12 MG1655 и его производных с удаленными генами исследуемых белков.

Научная новизна работы

Впервые было показано, что фактор транскрипции LeuO может синтезироваться в виде нескольких белковых продуктов с одного гена. Был обнаружен дополнительный промотор для синтеза укороченной leuO-мРНК, с которой могут транслироваться укороченные формы белка. Дифференциальный синтез форм LeuO зависит от присутствия в клетке H-NS (антагониста LeuO) и температуры. Впервые выявлен полный регулон LeuO E. coli K-12 MG1655 при росте на D-глюкозе в качестве единственного источника углерода; подтверждено, что LeuO может связываться с регуляторными областями генов адгезинов, подвижности, систем секреции II типа и устойчивости к антибиотикам.

Впервые было показано, что регуляторы пути утилизации гексуронатов UxuR и YjjM играют ключевую роль в регуляции процессов адгезии бактерий к клеткам эпителия человека и формирования биопленок E. coli K-12 MG1655, а добавление гексуронатов к среде роста способствует снижению эффективности формирования биопленок E. coli K-12 MG1655. При этом гексуронаты не влияют на формирование биопленок пробиотического штамма E. coli Nissle 1917 и его адгезивные свойства.

Впервые было показано, что отсутствие UxuR и закодированных в его гене малых РНК приводит к значительному усилению дисперсии в экспрессии генов подвижности и формирования «пилей-кудряшек», что, в свою очередь приводит к дисбалансу в регуляции формирования биопленок.

Объекты и методы исследования

В данной работе были использованы: стандартный лабораторный штамм Escherichia coli str. K-12 substr. MG1655 (GenBank accession number U00096.3) и его производные с удалёнными генами yjjM, hns, crp, uxuR, dps, exuR, leuO, а также штаммы с добавленной к 3'-концу гена leuO последовательности из 6 гистидинов. Для суперпродукции белка был использован штамм E. coli

BL21*(DE3), а для генно-инженерных манипуляций - штамм Top10. В работе также был использован пробиотический штамм E. coli Nissle 1917, чистая культура которого была выделена из пробиотического препарата "Мутафлор". Очистку белка LeuO осуществляли с помощью аффинной хроматографии после суперпродукции с вектора pGEMLO_TEV_his, созданного в ходе данной работы, после чего в лаборатории проблем клеточного стресса ИБК РАН были получены поликлональные anti-LeuO антитела кролика. Регулон LeuO был определен с помощью иммунопреципитации хроматина с последующим секвенированием (ChIP-seq) и сравнен с данными SELEX (Ishihama, Shimada, и Yamazaki 2016). Для картирования промоторов LeuO был использован алгоритм PlatProm (Shavkunov et al., 2009) и реакция удлинения праймера. Для оценки влияния регуляторных белков на эффективность образования биопленок штаммом E. coli K-12 MG1655 были получены делеционные мутанты по их генам с помощью Gene doctoring (Lee и др. 2009). Аналогичным образом был получен штамм E. coli K-12 MG1655_leuO_his для мониторинга синтеза форм LeuO с хромосомы с помощью вестерн-блоттинга. Динамику экспрессии генов оценивали с помощью ОТ-ПЦР в реальном времени, а изменения спектра синтезируемых белков - с помощью 2D-дифференциального электрофореза с последующей MALDI-TOF масс-спектрометрией. Эффективность образования биопленок оценивали по стандартному протоколу с окрашиванием кристаллическим фиолетовым (Christensen и др. 1985), а анализ уровня прикрепления бактериальных клеток к эпителию кишечника линии CaCo-2 проводили как описано в (Verma и др. 2016) с небольшими изменениями.

Кроме того, в работе были использованы программы и алгоритмы выравнивания и построения филогенетических деревьев (MEGA (Kumar и др. 2018), MAFFT v7.475 (Katoh 2002), FastTree v2.1.11 (Price, Dehal, и Arkin 2010), ITOL (Letunic и Bork 2021), моделирования третичной структуры белков (Phyre2 (Kelley и др. 2015) и поиска пиков (MACS2).

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов работы подтверждается использованием общепризнанных научных подходов и методов молекулярной биологии, обеспечивающих получение репрезентативных результатов. Каждый эксперимент был проведен не менее, чем в трех биологических и трех технических повторностях с корректным статистическим анализом полученных данных.

Результаты работы были представлены на Российских и международных конференциях: 8-м Конгрессе Европейских микробиологов (FEMS 2019, Глазго, 2019), EMBL Conference Transcription and Chromatin (онлайн, 2020), World Microbe Forum/FEMS 2021 Congress (онлайн, 2021), Московских конференциях по вычислительной молекулярной биологии (MCCMB) (Москва, 2019 и 2023), XXVII Симпозиуме «Биоинформатика и компьютерное конструирование

лекарств (Москва, 2021), 3-ми 4-м Российских микробиологических конгрессах (Псков, 2021 и Томск, 2023), FEMS Belgrade Conference on Microbiology (Белград, 2022). Работа также докладывалась на внутренних конференциях ИБК РАН и семинарах лаборатории функциональной геномики прокариот.

Теоретическая и практическая значимость работы

Информация о генах-мишенях LeuO и регуляторной области его гена в значительной степени дополняет уже существующие исследования и свидетельствует о том, что этот белок может принимать участие в регуляции экспрессии генов факторов патогенности E. coli. Дифференциальный синтез нескольких форм LeuO с одного гена является третьим найденным случаем альтернативной трансляции для транскрипционных факторов бактерий после YjjM в E. coli и VirF в Shigella (Di Martino и др. 2016) и может лежать в основе механизма дополнительной регуляции уровня их синтеза в клетке.

Ключевая роль UxuR и YjjM в контроле процессов формирования биопленок и адгезии E. coli K-12 MG1655 к клеткам эпителия человека подтверждает тесную взаимосвязь метаболизма гексуронатов с процессом колонизации кишечной палочкой организма хозяина. Так как гексуроновые кислоты снижают интенсивность образования биопленок штаммом E. coli K-12 MG1655, не влияя при этом на пробиотический штамм E. coli Nissle 1917 и не снижая его адгезивные свойства, то их можно рассматривать в качестве потенциальных пребиотиков и добавок, позволяющих снизить концентрацию антибиотиков при лечении хронических заболеваний.

Основные положения, выносимые на защиту

1. С промоторов гена leuO идет синтез разных по размеру мРНК, являющихся матрицами для трансляции полноразмерного белка и его укороченных форм, соотношение которых зависит от H-NS и температуры.

2. В регулон LeuO входят гены, ответственные за патогенность E. coli: гены адгезинов, подвижности, систем секреции II типа и устойчивости к антибиотикам.

3. Факторы транскрипции UxuR и YjjM, контролирующие гены метаболизма гексуронатов, играют ключевую роль в регуляции процессов формирования биопленок и адгезии E. coli K-12 MG1655 к клеткам кишечного эпителия человека.

4. Гексуронаты снижают эффективность формирования биопленок клетками E. coli K-12 MG1655, повышая их адгезию к клеткам кишечника человека. При этом гексуронаты не влияют на интенсивность образования биопленок пробиотическим штаммом E. coli Nissle 1917 и его адгезивные свойства.

5. Удаление гена uxuR E. coli K-12 MG1655 и кодируемых им малых РНК способствует увеличению дисперсии в экспрессии генов основных регуляторов подвижности (fliA) и формирования биопленок (csgD). Личный вклад автора

Автором лично сделано большая часть исследовательской работы и полностью статистическая обработка результатов экспериментов. Поликлональные антитела кролика против белка LeuO получены в Лаборатории проблем клеточного стресса ИБК РАН. 2D-DIGE электрофорез выполнен на базе Института белка РАН (Пущино) совместно с Костаревой Ольгой Сергеевной (Лаборатория структурных исследований аппарата трансляции). Вектор для детекции антисмысловой транскрипции в гене leuO был создан Маркеловой Натальей Юрьевной, ею также была проведена реакция удлинения праймера для антисмыслового направления. Секвенирование полученных конструкций проводили в ООО "Евроген" на коммерческой основе. Полногеномное секвенирование готовых библиотек проводили в ЦКП Геномики Сколковского института науки и технологий (Москва). Масс-спектрометрия была выполнена в ЦКП Протеомики Сколковского института науки и технологий (Москва). Материалы, вошедшие в совместные публикации, обсуждались с соавторами и руководителем диссертационной работы.

Связь работы с научными программами

Часть исследования выполнена при поддержке гранта РФФИ мол_а 18-34-01006 по теме: "Транскрипционный фактор LeuO: анализ регулона, степени перекрывания с другими регуляторами патогенности бактерий и возможности альтернативного кодирования" (рег. № АААА-А19-119022790100-2).

2-D электрофорез был проведен в рамках совместного гранта с лабораторией структурных исследований аппарата трансляции Института белка РАН (Грант РНФ 18-14-00322 «Структурные исследования механизма контроля метаболического пути Эшвелла в Escherichia coli факторами транскрипции ExuR и UxuR» (руководитель А. Д. Никулин; рег. № АААА-А18-118041290063-7))

Публикация результатов исследования

По материалам диссертационного исследования опубликовано 16 работ, в том числе 4 научные статьи в международных журналах, индексируемых в базах данных Web of Science, Scopus и РИНЦ, и 12 тезисов конференций, 4 из которых входят в систему цитирования РИНЦ.

Список используемых сокращений

E. coli - Escherichia coli

ПВХ - поливинилхлорид

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

РНК - рибонуклеиновая кислота

РНКП - ДНК-зависимая РНК-полимераза

ТФ - транскрипционный фактор

п. н. - пар нуклеотидов

т. п. н. - тысяч пар нуклеотидов

ПЦР - полимеразная цепная реакция

PAGE (ПААГ) - полиакриламидный гель

ОТ - обратная транскрипция, реакция обратной транскрипции

EDTA - этилен диамин тетра ацетат

OD - оптическая плотность (optical density)

BSA - бычий сывороточный альбумин

TBE - Tris-Boric acid-EDTA

SDS - додецилсульфат натрия

DEPC - диэтилпирокарбонат

LB - среда Лурия-Бертани

M9 - минимальная среда M9

TB - среда Terrific broth

TEMED - тетраметилэтилендиамин

TE - Tris-EDTA

PMSF - фенилметилсульфонилфторид ДТТ (DTT) - дитиотреитол

CHAPS - 3-[(3-Холамидопропил)диметиламмонио]-1-пропансульфонат

MilliQ - дистиллированная вода, дополнительно очищенная в системе фильтров Milli-Q,

Millipore

ChIP-seq - иммунопреципитация хроматина с последующим секвенированием RNA-seq - полнотранскриптомные секвенирование генома UPEC - уропатогенный штамм Escherichia coli EPEC - энтеропатогенный штамм Escherichia coli

1. Обзор литературы

1.1 Определение понятия биопленка. Стадии развития и формирования биопленок. Роль подвижности и адгезии в росте и формировании

биопленок E. coli

Начиная с основополагающих работ Роберта Коха, бактерии изучались в основном в планктонной форме существования (как отдельные свободно плавающие микроорганизмы). Однако преобладающим и наиболее естественным состоянием бактерий вне лаборатории является прикрепленное состояние в виде биопленки [153]. Биопленкой называют форму существования микробов в виде пространственно- и метаболически- структурированных микробных сообществ, которые встроены во внеклеточный полимерный матрикс и находятся на границе раздела фаз [38, 138]. Как видно из определения, понятие биопленки достаточно обширно и включает в себя образование сообществ не только чисто бактериальных культур, но и/или грибных (например Candida albicans), а также смешанных культур, состоящих из бактерий, грибов и архей (классическим примером может служить зубной налёт [109].

Бактериальные хронические инфекции, которые сопряжены со стойким воспалением окружающих тканей, обычно сопровождаются образованием биопленок патогенными и условно-патогенными бактериями [90]. Как уже было сказано выше, как лабораторные, так и природные патогенные штаммы Escherichia coli (UPEC, EPEC) способны существовать в составе биоплёнки. Кишечная палочка является преобладающим видом среди факультативно-анаэробных бактерий желудочно-кишечного тракта имеющего признаки язвенного колита, где она активно растет в среде, структурно представляющей собой многовидовую биопленку [38, 122, 151]. При этом кишечная палочка имеет более 250-ти серотипов и представляет собой весьма универсальную бактерию, представители которой варьируют от безвредных кишечных комменсалов до внутрикишечных или внекишечных патогенов (включая колонизаторов медицинских устройств и первичных причин рецидивирующих урогенитальных инфекций) [105].

Стадии формирования и развития биопленки E. coli не отличаются от развития других бактериальных биопленок и включают в себя несколько фаз, условно представленных на рис. 1:

Рисунок 1. Стадии формирования микробной биопленки. Рост биопленки состоит из пяти отдельных фаз: I. Прикрепление: микробные клетки обратимо прикрепляются к поверхности. II. Колонизация: микробные клетки необратимо прикрепляются к поверхности с помощью жгутиков, пилей, экзополисахаридов и т.д. III. Развитие: клетки в составе слоя накапливают и продуцируют внеклеточные полимерные вещества. IV. Зрелая: стабильное формирование трехмерного сообщества. V Активное расселение: бактерии распространяются из биопленки и возвращаются в планктонное состояние. Адаптировано из [208].

Молекулярные механизмы, контролирующие процессы формирования биопленок кишечной палочки, изучены не так хорошо. Для их исследования Pratt и Kotler в 1998 году получили наиболее полный набор инсерционных мутантов клеток E. coli 2K1056, не способных в полной мере формировать биопленки. Инсерционные мутанты получали при помощи случайного встраивания транспозона Tn10cam, несущего ген устойчивости к хлорамфениколу, в E. coli 2K1056. Далее отбирали мутанты, которые не показывали снижения скорости роста по сравнению со скоростью роста дикого типа. Эти же мутанты проверяли на способность к так называемому "разбеганию" в 0,3% агаре. Мутанты с повышенной способностью к разбеганию в дальнейшем проверяли на способность формировать биопленки в лунках планшета. Отобранные 23 мутанта отличались сильно сниженной способностью к биопленкообразование по сравнению с диким типом, либо не формировали их в принципе [146]. Такой быстрый скрининг был ранее предложен группой Bauda Genevaux и др. [67] на примере E. coli K-12 W3110 в 1996 г. Однако Pratt и Kotler каждую инсерционную мутацию которая вызвала дефект в формировании биопленки переносили в дикий тип 2K1056 при помощи P1vir трансдукции для получения мутантов только по одному гену. При дальнейшей работе с данными мутантами они показали [146], что клетки, лишенные жгутиков (fliC::kan - штамм, не способный синтезировать флагеллин, flhD::kan -.штамм, не синтезирующий жгутики) или обладающие парализованными жгутиками (AmotA, AmotB или AmotAB - штаммы которые не ингибируют биосинтез жгутиков,

но делают клетки неподвижными или парализованными) были почти неспособны формировать биопленки (Рис.2). А вот не способный к хемотаксису, но имеющий повышенную подвижность штамм (AcheA-Z::kan) при этом мог формировать биопленки. Авторами было сделано предположение, что подвижность (способность к формированию полноценных двигающихся жгутиков) важна не только на стадии прикрепления к поверхности, но может позволить уже прикрепленным растущим клеткам мигрировать вдоль абиотической поверхности, тем самым способствуя расширению биопленки [146] (Рис. 2). При этом хемотаксис не играет такой важной роли в этом процессе, как предполагалось ранее. Wood и соавторы показали, что способность образовывать биопленки клетками E. coli K-12 MG1655 и BW25113 напрямую коррелировала с их способностью плавать [205].

Контакт с поверхностью Прикрепление Расширение биопленки

Необхожима Необходимы Необхожима

подвижность пили I типа подвижность

Рисунок 2. Модель инициации образования биопленки E. coli. Предполагается, что подвижность необходима для преодоления поверхностного отталкивания, тем самым обеспечивается первоначальный поверхностный контакт. Пили типа I необходимы для установления стабильного прикрепления, возможно, посредством взаимодействия между адгезином типа I, FimH и абиотической поверхностью. Наконец, подвижность может также позволить прикрепленным растущим клеткам мигрировать вдоль абиотической поверхности, тем самым способствуя расширению биопленки. Адаптировано из [146].

Одновременно с этим стало понятно, что мутации в fimA (кодирует основную субъединицу пилей I типа) и fimH (кодирует маннозо специфический адгезин) генах приводили к снижению прикрепления E. coli к поливинилхлоридным и другим абиотическим поверхностям [15, 146] (Рис.3). Впоследствии было подтверждено, что фимбрии I типа играют ключевую роль в образовании биопленки E. coli на абиотических поверхностях, поскольку для стабильного прикрепления необходим адгезин типа I, FimH [36, 80, 134, 141, 146]. При этом пили I типа позволяют бактериальным клеткам прикрепляться к различным рецепторам на поверхности эукариотических клеток; это прикрепление зависит от присутствия маннозы [53].

fimA 1 : cam / \ flhD'kan

Парализованные бактерии

Мутанты со сниженной cheA-Z ///'С

способностью с отсутсвием

к адгезии хемотаксиса Мутанты

без жгутиков

Рисунок 3. Образование биопленок дикого типа и мутантных штаммов. Клетки с указанными генотипами выращивали в микротитровальных планшетах из ПВХ в среде LB при комнатной температуре без встряхивания в течение 24 часов, затем промывали и окрашивали кристаллическим фиолетовым. Адаптировано из [146].

Несмотря на то, что потребность в клеточной подвижности является неотъемлемой частью формирования биопленок, это не является абсолютным требованием. Неподвижные бактерии также могут формировать биопленки при определенных условиях, как было показано для E. coli K-12 [147] и энтероагрегационной E. coli (EAEC) [171]. Оказалось, что для начальной адгезии E. coli при развитии биопленки необходимым условием является не подвижность жгутиков, а экспрессия поверхностных адгезинов, известных как "пили-кудряшки" (curli) - именно они необходимы для первичного прикрепления к различным поверхностям [150]. Первоначально идентифицированные у E. coli "пили-кудряшки" продуцируются и другими представителями Enterobacteriaceae, такими как Shigella, Citrobacter и Enterobacter [175]. "Пили-кудряшки" участвуют в связывании с различными белками организма хозяина, включая фибронектин, плазминоген и белки контактной фазы человека (такие как фактор XII, фактор X и прекалликреин, плазматические белки крови отвечающие за свертывание крови), таким образом способствуют адгезии бактерий к различным типам клеток. Кроме того, "пили-кудряшки" также помогают формированию биопленки на абиотических поверхностях как путем облегчения начальных взаимодействий между клетками бактерии и поверхностью, так и последующих межклеточных взаимодействий [36, 190, 195]. "Пили-кудряшки" образуются путем сборки фибринов вне бактерии за счет секретируемых растворимых мономеров CsgA, под действием белка сборки CsgB [20, 77]. Гены, участвующие в продукции "пили-кудряшек", сгруппированы в два дифференциально транскрибируемых оперона: оперон csgBA, кодирующий структурные компоненты, и оперон csgDEFG, кодирующий регулятор транскрипции (CsgD) и механизм экспорта "пилей-кудряшек" (CsgE-G) [77]. Два оперона находятся под сложной системой регуляции с участием многих транскрипционных факторов, таких как CsgD [77], Crl [9], H-NS [140], CpxR [47], OmpR и двух сигма-факторов о70 и oS [9, 76] (Схематично на Рис. 4).

CsgD

Рисунок 4. Модель регуляторной сети, контролирующей производство "пилей-кудряшек" (curli) у E. coli. Показаны эффекты только трех фосфорелирующих систем. Различные элементы регуляции обозначены как: положительно- стрелками, отрицательно - полоса. Адаптировано из [194].

Максимальная экспрессия генов, кодирующих фибрины "пилей-кудряшек", наблюдается при температуре ниже 30°C, низком уровне питательных веществ и низкой осмолярности среды, а также во время стационарной фазы роста [140] - то есть, в условиях, характерных для жизни бактерии за пределами организма хозяина, где для роста и выживания необходимо образование бактериями плотной биопленки.

Существует еще один вид пилей который влияет на формирование биопленки E. coli. Введение F-плазмиды в чистые культуры E. coli K-12 MG1655, BM21, W3110 приводило к усилению роста биопленки. Введение конъюгативной F-подобной плазмиды R1, которая не производит сам конъюгативный перенос в этих штаммах, но вызывает формирование пили также вызывает образование зрелой биопленки [68]. То есть рост биопленки в данном случае не зависит от способности к плазмидному переносу ДНК, но зависит от образования самой коньюгативной F - пили. F-пили способствует как начальной адгезии, так и созреванию биопленки за счет неспецифического прикрепления к абиотическим поверхностям и последующих межклеточных контактов, которые стабилизируют структуру биопленки [68, 133, 156].

Таким образом, три вида фимбрий играют основную роль в механическом усилении взаимодействия бактерий с поверхностью: фимбрии типа 1, "пили-кудряшки" (curli) и конъюгативные пили (F-пили).

В дальнейшем анализ генома выявил некоторое разнообразие адгезинов E. coli, что говорит о возможной взаимозаменяемости факторов адгезии при образовании биопленки.

Например, было показано, что четыре ранее не охарактеризованных гена E. coli (yfaL, yeeJ, ypjA и ycgV) имеют гомологию с адгезином внутреннего транспортера Ag43 (ген flu кодирует антиген 43 (Ag43), являющимся основным белком наружной мембраны, обнаруживаемым в большинстве комменсальных и патогенных кишечных палочек. Мутации в flu влияют на фенотип, связанный с различными поверхностными свойствами бактерий [44]. Помимо своей роли в формировании биопленки, Ag43-опосредованная аутоагрегация, по-видимому, дополнительно защищает клетки от окисляющих агентов [168].

Сложный и многогранный процесс формирования биопленки кишечной палочки, по-видимому, запускается совокупностью факторов как внешней среды, так и клеточных процессов. Зависит ли формирование биопленки от одного мастер-регулятора, который так и не был найден, или это просто совокупность механизмов, действие которых согласовано во времени и пространстве на сегодняшний день неизвестно.

1.2 Механизм регуляции инициации транскрипции E. coli.

Регуляция экспрессии бактериального генома осуществляется на нескольких функциональных уровнях. Инициация транскрипции чаще всего является критической стадией, так как представляет собой начальный этап передачи генетической информации. Важную роль при этом играют такие факторы как упаковка бактериального генома и доступность регуляторных областей генов для РНК-полимеразы и транскрипционных факторов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бессонова Татьяна Александровна, 2023 год

Список использованной литературы

1. Бессонова T. A. [и др.]. Гексуронаты влияют на олигомерную форму структурного белка бактериальго нуклеоида Dps и его способность связываться с линейными фрагментами ДНК // БИОФИЗИКА. 2016. № 6 (61). C. 1059-1067.

2. Потапова А. В., Озолинь О. Н., Тутукина М. Н. Разработка методов эффективной суперпродукции и очистки фактора транскрипции ExuR из Escherichia coli c использованием аффинной хроматографии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. № 3 (14). C. 537-543.

3. Abraham J. M. [и др.]. An invertible element of DNA controls phase variation of type 1 fimbriae of Escherichia coli. //Proceedings of the National Academy of Sciences. 1985. № 17 (82). C. 5724-5727.

4. Alikina O. V. [и др.]. A cohabiting bacterium alters the spectrum of short RNAs secreted by Escherichia coli // FEMS Microbiology Letters. 2018. № 24 (365).

5. Almiron M. [и др.]. A novel DNA-binding protein with regulatory and protective roles in starved Escherichia coli. // Genes & Development. 1992. № 12b (6). C. 2646-2654.

6. Angerer A. [и др.]. Transcriptional regulation of ferric citrate transport in Escherichia coli K-12. Fecl belongs to a new subfamily of sigma70-type factors that respond to extracytoplasmic stimuli // Molecular Microbiology. 1995. № 1 (18). C. 163-174.

7. Antipov S. [и др.]. The Oligomeric Form of the Escherichia coli Dps Protein Depends on the Availability of Iron Ions//Molecules. 2017. № 11 (22). C. 1904.

8. Antipov S. S. [и др.]. The nucleoid protein Dps binds genomic DNA of Escherichia coli in a non-random manner // PLOS ONE. 2017. № 8 (12). C. e0182800.

9. Arnqvist A. [и др.]. The Crl protein activates cryptic genes for curli formation and fibronectin binding in Escherichia coli HB101 //Molecular Microbiology. 1992. № 17 (6). C. 2443-2452.

10. Azam T. A., Ishihama A. Twelve Species of the Nucleoid-associated Protein from Escherichia coli // Journal of Biological Chemistry. 1999. № 46 (274). C. 33105-33113.

11. Baba T. [и др.]. Construction of Escherichia coli K-12 in-frame, single-gene knockout mutants: the Keio collection // Molecular Systems Biology. 2006. № 1 (2).

12. Bae B. [и др.]. Structure of a bacterial RNA polymerase holoenzyme open promoter complex // eLife. 2015. (4). C. e08504.

13. Barrios A. F. G. [и др.]. Hha, YbaJ, and OmpA regulateEscherichia coli K12 biofilm formation and conjugation plasmids abolish motility // Biotechnology and Bioengineering. 2006. № 1 (93). C. 188-200.

14. Bates Utz C. [и др.]. GntP Is the Escherichia coli Fructuronic Acid Transporter and Belongs to the UxuR Regulon//Journal of Bacteriology. 2004. № 22 (186). C. 7690-7696.

15. Beloin C. [h gp.]. Global impact of mature biofilm lifestyle on Escherichia coli K-12 gene expression: Mature biofilm formation in E. coli // Molecular Microbiology. 2004. № 3 (51). C. 659-674.

16. Benson D. A. [h gp.]. GenBank //Nucleic Acids Research. 2012. № D1 (41). C. D36-D42.

17. Bessonova T. A. [h gp.]. Overproduction and purification of the Escherichia coli transcription factors "toxic" to a bacterial cell // Protein Expression and Purification. 2019. (161). C. 70-77.

18. Bessonova T. A. [h gp.]. Differential Impact of Hexuronate Regulators ExuR and UxuR on the Escherichia coli Proteome // International Journal of Molecular Sciences. 2022. № 15 (23). C. 8379.

19. Bessonova T. A. [h gp.]. Phylogeny and cross-regulation of the YjjM and LeuO transcription factors translated as multiple protein forms from one gene in Escherichia coli // Mathematical Biology and Bioinformatics. 2023. № 1 (18). C. 1-14.

20. Bian Z., Normark S. Nucleator function of CsgB for the assembly of adhesive surface organelles in Escherichia coli // The EMBO Journal. 1997. № 19 (16). C. 5827-5836.

21. Blanco C., Ritzenthaler P., Mata-Gilsinger M. NEGATIVE DOMINANT MUTATIONS OF THE uidR GENE IN ESCHERICHIA COLI: GENETIC PROOF FOR A COOPERATIVE REGULATION OF uidA EXPRESSION // Genetics. 1986. № 2 (112). C. 173-182.

22. Blattner F. R. [h gp.]. The Complete Genome Sequence of Escherichia coli K-12 // Science. 1997. № 5331 (277). C. 1453-1462.

23. Blumer C. [h gp.]. Regulation of type 1 fimbriae synthesis and biofilm formation by the transcriptional regulator LrhA of Escherichia coli // Microbiology. 2005. № 10 (151). C. 3287-3298.

24. Breddermann H., Schnetz K. Activation of leu O by LrhA in E scherichia coli: LrhA activates leuO //Molecular Microbiology. 2017. № 4 (104). C. 664-676.

25. Bren A. [h gp.]. Glucose becomes one of the worst carbon sources for E.coli on poor nitrogen sources due to suboptimal levels of cAMP // Scientific Reports. 2016. № 1 (6). C. 24834.

26. Brown N. L. [h gp.]. The MerR family of transcriptional regulators // FEMS Microbiology Reviews. 2003. № 2-3 (27). C. 145-163.

27. Browning D. F. [h gp.]. Independent regulation of the divergent Escherichia coli nrfA and acs P1 promoters by a nucleoprotein assembly at a shared regulatory region: Regulation of E. coli nrfA promoter//Molecular Microbiology. 2002. № 3 (43). C. 687-701.

28. Browning D. F., Busby S. J. W. The regulation of bacterial transcription initiation //Nature Reviews Microbiology. 2004. № 1 (2). C. 57-65.

29. Browning D. F., Busby S. J. W. Local and global regulation of transcription initiation in bacteria // Nature Reviews Microbiology. 2016. № 10 (14). C. 638-650.

30. Browning D. F., Grainger D. C., Busby S. J. Effects of nucleoid-associated proteins on bacterial chromosome structure and gene expression // Current Opinion in Microbiology. 2010. № 6 (13). C.

773-780.

31. Bryan A. [h gp.]. Regulation of Type 1 Fimbriae by Unlinked FimB- and FimE-Like Recombinases in Uropathogenic Escherichia coli Strain CFT073 // Infection and Immunity. 2006. № 2 (74). C. 1072-1083.

32. Cadby I. T. [h gp.]. Regulation, sensory domains and roles of two Desulfovibrio desulfuricans ATCC27774 Crp family transcription factors, HcpR1 and HcpR2, in response to nitrosative stress // Molecular Microbiology. 2016. № 6 (102). C. 1120-1137.

33. Chang D.-E. [h gp.]. Carbon nutrition of Escherichia coli in the mouse intestine // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2004. № 19 (101). C. 7427-7432.

34. Chen C.-C. [h gp.]. A Cis-spreading Nucleoprotein Filament Is Responsible for the Gene Silencing Activity Found in the Promoter Relay Mechanism // Journal of Biological Chemistry. 2005. № 6 (280). C. 5101-5112.

35. Christensen G. D. [h gp.]. Adherence of coagulase-negative staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of staphylococci to medical devices // Journal of Clinical Microbiology. 1985. № 6 (22). C. 996-1006.

36. Cookson A. L., Cooley W. A., Woodward M. J. The role of type 1 and curli fimbriae of Shiga toxin-producing Escherichia coli in adherence to abiotic surfaces // International Journal of Medical Microbiology. 2002. № 3-4 (292). C. 195-205.

37. Corcoran C. P., Dorman C. J. DNA relaxation-dependent phase biasing of the fim genetic switch in Escherichia coli depends on the interplay of H-NS, IHF and LRP // Molecular Microbiology. 2009. № 5 (74). C. 1071-1082.

38. Costerton J. W. [h gp.]. MICROBIAL BIOFILMS // Annual Review of Microbiology. 1995. № 1 (49). C. 711-745.

39. Danese P. N., Pratt L. A., Kolter R. Exopolysaccharide Production Is Required for Development of Escherichia coli K-12 Biofilm Architecture // Journal of Bacteriology. 2000. № 12 (182). C. 3593-3596.

40. Datsenko K. A., Wanner B. L. One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2000. № 12 (97). C. 6640-6645.

41. De Wulf P. [h gp.]. Genome-wide Profiling of Promoter Recognition by the Two-component Response Regulator CpxR-P in Escherichia coli // Journal of Biological Chemistry. 2002. № 29 (277). C.26652-26661.

42. deHaseth P. L., Zupancic M. L., Record M. T. RNA Polymerase-Promoter Interactions: the Comings and Goings of RNA Polymerase // Journal of Bacteriology. 1998. № 12 (180). C. 3019-3025.

43. Di Martino M. L. [h gp.]. One Gene and Two Proteins: a Leaderless mRNA Supports the

Translation of a Shorter Form of the Shigella VirF Regulator // mBio. 2016. № 6 (7). C. e01860-16.

44. Diderichsen B. flu, a metastable gene controlling surface properties of Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1980. № 2 (141). C. 858-867.

45. Dillon S. C., Dorman C. J. Bacterial nucleoid-associated proteins, nucleoid structure and gene expression //Nature Reviews Microbiology. 2010. № 3 (8). C. 185-195.

46. Domka J., Lee J., Wood T. K. YliH (BssR) and YceP (BssS) Regulate Escherichia coli K-12 Biofilm Formation by Influencing Cell Signaling // Applied and Environmental Microbiology. 2006. № 4 (72). C. 2449-2459.

47. Dorel C. [h gp.]. Involvement of the Cpx signal transduction pathway of E. coli in biofilm formation//FEMS Microbiology Letters. 1999. № 1 (178). C. 169-175.

48. Dorman C. Flexible response: DNA supercoiling, transcription and bacterial adaptation to environmental stress // Trends in Microbiology. 1996. № 6 (4). C. 214-216.

49. Dorman C. J. H-NS, the genome sentinel // Nature Reviews Microbiology. 2007. № 2 (5). C. 157-161.

50. Dorman C. J. Function of Nucleoid-Associated Proteins in Chromosome Structuring and Transcriptional Regulation // Microbial Physiology. 2014. № 5-6 (24). C. 316-331.

51. Dornenburg J. E. [h gp.]. Widespread Antisense Transcription in Escherichia coli // mBio. 2010. № 1 (1). C. e00024-10.

52. Dudin O. [h gp.]. Repression of Flagellar Genes in Exponential Phase by CsgD and CpxR, Two Crucial Modulators of Escherichia coli Biofilm Formation // Journal of Bacteriology. 2014. № 3 (196). C. 707-715.

53. Duncan M. J. [h gp.]. The Distinct Binding Specificities Exhibited by Enterobacterial Type 1 Fimbriae Are Determined by Their Fimbrial Shafts // Journal of Biological Chemistry. 2005. № 45 (280). C. 37707-37716.

54. Effendi S. S. W., Ng I.-S. Prospective and challenges of live bacterial therapeutics from a superhero Escherichia coli Nissle 1917 // Critical Reviews in Microbiology. 2022. C. 1-17.

55. Erickson J. W., Gross C. A. Identification of the sigma E subunit of Escherichia coli RNA polymerase: a second alternate sigma factor involved in high-temperature gene expression. // Genes & Development. 1989. № 9 (3). C. 1462-1471.

56. Fabich A. J. [h gp.]. Comparison of Carbon Nutrition for Pathogenic and Commensal Escherichia coli Strains in the Mouse Intestine // Infection and Immunity. 2008. № 3 (76). C. 1143-1152.

57. Falconi M. [h gp.]. Thermoregulation of Shigella and Escherichia coli EIEC pathogenicity. A temperature-dependent structural transition of DNA modulates accessibility of virF promoter to transcriptional repressor H-NS // The EMBO Journal. 1998. № 23 (17). C. 7033-7043.

58. Feklistov A. [h gp.]. Bacterial Sigma Factors: A Historical, Structural, and Genomic Perspective //

Annual Review of Microbiology. 2014. № 1 (68). C. 357-376.

59. Fernández-Mora M., Puente J. L., Calva E. OmpR and LeuO Positively Regulate the Salmonella enterica Serovar Typhi ompS2 Porin Gene // Journal of Bacteriology. 2004. № 10 (186). C. 2909-2920.

60. Ferrieres L., Clarke D. J. The RcsC sensor kinase is required for normal biofilm formation in Escherichia coli K-12 and controls the expression of a regulon in response to growth on a solid surface: E. coli Rcs regulon //Molecular Microbiology. 2003. № 5 (50). C. 1665-1682.

61. Forns N. [h gp.]. Temperature-Dependent Conjugative Transfer of R27: Role of Chromosome- and Plasmid-Encoded Hha and H-NS Proteins // Journal of Bacteriology. 2005. № 12 (187). C. 3950-3959.

62. Fragel S. M. [h gp.]. Characterization of the pleiotropic LysR-type transcription regulator LeuO of Escherichia coli //Nucleic Acids Research. 2019. № 14 (47). C. 7363-7379.

63. Freire P. [h gp.]. Effect of the morphogene bolA on the permeability of the Escherichia coli outer membrane //FEMS Microbiology Letters. 2006. № 1 (260). C. 106-111.

64. Gallego-Hernández A. L. [h gp.]. Transcriptional Regulation of the assT - dsbL - dsbI Gene Cluster in Salmonella enterica Serovar Typhi IMSS-1 Depends on LeuO, H-NS, and Specific Growth Conditions // Journal of Bacteriology. 2012. № 9 (194). C. 2254-2264.

65. Gama-Castro S. [h gp.]. RegulonDB version 9.0: high-level integration of gene regulation, coexpression, motif clustering and beyond //Nucleic Acids Research. 2016. № D1 (44). C. D133-D143.

66. Gaston K. [h gp.]. Stringent spacing requirements for transcription activation by CRP // Cell. 1990. №4 (62). C. 733-743.

67. Genevaux P., Muller S., Bauda P. A rapid screening procedure to identify mini-Tn10 insertion mutants of Escherichia coli K-12 with altered adhesion properties // FEMS Microbiology Letters. 1996. № 1 (142). C. 27-30.

68. Ghigo J.-M. Natural conjugative plasmids induce bacterial biofilm development//Nature. 2001. № 6845 (412). C. 442-445.

69. Goldberg M. D. [h gp.]. Role of the nucleoid-associated protein Fis in the regulation of virulence properties of enteropathogenic Escherichia coli: Role of Fis in the virulence of EPEC // Molecular Microbiology. 2001. № 3 (41). C. 549-559.

70. Goller C. [h gp.]. The Cation-Responsive Protein NhaR of Escherichia coli Activates pgaABCD Transcription, Required for Production of the Biofilm Adhesin Poly-ß-1,6- N -Acetyl- d -Glucosamine // Journal of Bacteriology. 2006. № 23 (188). C. 8022-8032.

71. Grainger D. C. [h gp.]. Studies of the distribution of Escherichia coli cAMP-receptor protein and RNA polymerase along the E. coli chromosome // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2005. № 49 (102). C. 17693-17698.

72. Grainger D. C., Busby S. J. W. Global Regulators of Transcription in Escherichia coli: Mechanisms of Action and Methods for Study Elsevier, 2008.C. 93-113.

73. Grant R. A. [h gp.]. The crystal structure of Dps, a ferritin homolog that binds and protects DNA // Nature Structural Biology. 1998. № 4 (5). C. 294-303.

74. Gudapaty S. [h gp.]. Regulatory Interactions of Csr Components: the RNA Binding Protein CsrA Activates csrB Transcription in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 2001. № 20 (183). C. 6017-6027.

75. Gupta S., Chatterji D. Bimodal Protection of DNA by Mycobacterium smegmatis DNA-binding Protein from Stationary Phase Cells // Journal of Biological Chemistry. 2003. № 7 (278). C. 5235-5241.

76. Hammar M. [h gp.]. Expression of two csg operons is required for production of fibronectin- and Congo red-binding curli polymers in Escherichia coli K-12: Expression of two csg operons in Escherichia coli K-12 // Molecular Microbiology. 1995. № 4 (18). C. 661-670.

77. Hammar M., Bian Z., Normark S. Nucleator-dependent intercellular assembly of adhesive curli organelles in Escherichia coli. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1996. № 13 (93). C. 6562-6566.

78. Hancock V., Klemm P. Global Gene Expression Profiling of Asymptomatic Bacteriuria Escherichia coli during Biofilm Growth in Human Urine // Infection and Immunity. 2007. № 2 (75). C. 966-976.

79. Harley C. B., Reynolds R. P. Analysis of E.Coli Pormoter sequences //Nucleic Acids Research. 1987. № 5 (15). C. 2343-2361.

80. Harris S. L. [h gp.]. Isolation and characterization of mutants with lesions affecting pellicle formation and erythrocyte agglutination by type 1 piliated Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1990. № 11 (172). C. 6411-6418.

81. Hayward R. S., Igarashi K., Ishihama A. Functional specialization within the a-subunit of Escherichia coli RNA polymerase // Journal of Molecular Biology. 1991. № 1 (221). C. 23-29.

82. Helmann J. D. Alternative sigma factors and the regulation of flagellar gene expression // Molecular Microbiology. 1991. № 12 (5). C. 2875-2882.

83. Helmann J. D., deHaseth P. L. Protein-Nucleic Acid Interactions during Open Complex Formation Investigated by Systematic Alteration of the Protein and DNA Binding Partners // Biochemistry. 1999. № 19 (38). C. 5959-5967.

84. Henderson I. R., Meehan M., Owen P. Antigen 43, a phase-variable bipartite outer membrane protein, determines colony morphology and autoaggregation in Escherichia coli K-12 // FEMS Microbiology Letters. 1997. № 1 (149). C. 115-120.

85. Hengge-Aronis R. Back to log phase: g S as a global regulator in the osmotic control of gene

expression in Escherichia coli //Molecular Microbiology. 1996. № 5 (21). C. 887-893.

86. Henikoff S. [h gp.]. A large family of bacterial activator proteins. // Proceedings of the National Academy of Sciences. 1988. № 18 (85). C. 6602-6606.

87. Hernández-Lucas I. [h gp.]. The LysR-Type Transcriptional Regulator LeuO Controls Expression of Several Genes in Salmonella enterica Serovar Typhi // Journal of Bacteriology. 2008. № 5 (190). C. 1658-1670.

88. Hernday A. D. [h gp.]. Regulation of the Pap Epigenetic Switch by CpxAR // Molecular Cell. 2004. №4 (16). C. 537-547.

89. Hertzberg K. M. [h gp.]. Cloning of an EcoRI-Generated fragment of the leucine operon of Salmonella typhimurium // Gene. 1980. № 2 (8). C. 135-152.

90. H0iby N. [h gp.]. Antibiotic resistance of bacterial biofilms // International Journal of Antimicrobial Agents. 2010. № 4 (35). C. 322-332.

91. Huang Y.-H., Ferrieres L., Clarke D. J. The role of the Rcs phosphorelay in Enterobacteriaceae // Research in Microbiology. 2006. № 3 (157). C. 206-212.

92. Hugouvieux-Cotte-PattatN., Robert-Baudouy J. Isolation of fusions between the lac genes and several genes of the exu regulon: Analysis of their regulation, determination of the transcription direction of the uxaC-uxaA operon, in Escherichia coli K-12 // Molecular and General Genetics MGG. 1981. №2 (182). C. 279-287.

93. Hung D. L. Cpx signaling pathway monitors biogenesis and affects assembly and expression of P pili // The EMBO Journal. 2001. № 7 (20). C. 1508-1518.

94. Igarashi K., Ishihama A. Bipartite functional map of the E. coli RNA polymerase a subunit: Involvement of the C-terminal region in transcription activation by cAMP-CRP // Cell. 1991. № 6 (65). C. 1015-1022.

95. Ilari A. [h gp.]. Iron Incorporation into Escherichia coli Dps Gives Rise to a Ferritin-like Microcrystalline Core // Journal of Biological Chemistry. 2002. № 40 (277). C. 37619-37623.

96. Ishihama A. The Nucleoid: an Overview // EcoSal Plus. 2009. № 2 (3). C. ecosalplus.2.6.

97. Ishihama A. Prokaryotic genome regulation: multifactor promoters, multitarget regulators and hierarchic networks // FEMS Microbiology Reviews. 2010. № 5 (34). C. 628-645.

98. Ishihama A. Prokaryotic genome regulation: A revolutionary paradigm // Proceedings ofthe Japan Academy, Series B. 2012. № 9 (88). C. 485-508.

99. Ishihama A., Shimada T., Yamazaki Y. Transcription profile of Escherichia coli: genomic SELEX search for regulatory targets of transcription factors //Nucleic Acids Research. 2016. № 5 (44). C. 2058-2074.

100. Jackson D. W. [h gp.]. Biofilm Formation and Dispersal under the Influence of the Global Regulator CsrA of Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 2002. № 1 (184). C. 290-301.

101. Jackson D. W., Simecka J. W., Romeo T. Catabolite Repression of Escherichia coli Biofilm Formation//Journal of Bacteriology. 2002. № 12 (184). C. 3406-3410.

102. Jacob F., Monod J. Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins // Journal of Molecular Biology. 1961. № 3 (3). C. 318-356.

103. Jeong H. [h gp.]. Genome Sequences of Escherichia coli B strains REL606 and BL21(DE3) // Journal of Molecular Biology. 2009. № 4 (394). C. 644-652.

104. Jimenez A. G. [h gp.]. Diet-derived galacturonic acid regulates virulence and intestinal colonization in enterohaemorrhagic Escherichia coli and Citrobacter rodentium // Nature Microbiology. 2019. № 2 (5). C. 368-378.

105. Kaper J. B., Nataro J. P., Mobley H. L. T. Pathogenic Escherichia coli // Nature Reviews Microbiology. 2004. № 2 (2). C. 123-140.

106. Katoh K. MAFFT: a novel method for rapid multiple sequence alignment based on fast Fourier transform //Nucleic Acids Research. 2002. № 14 (30). C. 3059-3066.

107. Kim E. A., Blair D. F. Function of the Histone-Like Protein H-NS in Motility of Escherichia coli: Multiple Regulatory Roles Rather than Direct Action at the Flagellar Motor // Journal of Bacteriology. 2015. № 19 (197). C. 3110-3120.

108. Klemm P. Two regulatory fim genes, fimB and fimE, control the phase variation of type 1 fimbriae in Escherichia coli. // The EMBO Journal. 1986. № 6 (5). C. 1389-1393.

109. Kolenbrander P. E. [h gp.]. Oral multispecies biofilm development and the key role of cell-cell distance // Nature Reviews Microbiology. 2010. № 7 (8). C. 471-480.

110. Kulakovskiy I. V. [h gp.]. Deep and wide digging for binding motifs in ChIP-Seq data // Bioinformatics. 2010. № 20 (26). C. 2622-2623.

111. Kumar S. [h gp.]. MEGA X: Molecular Evolutionary Genetics Analysis across Computing Platforms //Molecular Biology and Evolution. 2018. № 6 (35). C. 1547-1549.

112. Landini P., Zehnder A. J. B. The Global Regulatory hns Gene Negatively Affects Adhesion to Solid Surfaces by Anaerobically Grown Escherichia coli by Modulating Expression of Flagellar Genes and Lipopolysaccharide Production // Journal of Bacteriology. 2002. № 6 (184). C. 1522-1529.

113. Langmead B. Aligning Short Sequencing Reads with Bowtie // Current Protocols in Bioinformatics. 2010. № 1 (32).

114. Lee D. J. [h gp.]. Gene doctoring: a method for recombineering in laboratory and pathogenic Escherichia coli strains // BMC Microbiology. 2009. № 1 (9). C. 252.

115. Lee D. J., Minchin S. D., Busby S. J. W. Activating Transcription in Bacteria // Annual Review of Microbiology. 2012. № 1 (66). C. 125-152.

116. Lehnen D. [h gp.]. LrhA as a new transcriptional key regulator of flagella, motility and chemotaxis genes in Escherichia coli // Molecular Microbiology. 2002. № 2 (45). C. 521-532.

117. Li H. [h gp.]. The Sequence Alignment/Map format and SAMtools // Bioinformatics. 2009. № 16 (25). C. 2078-2079.

118. Liu X., Bushnell D. A., Kornberg R. D. Lock and Key to Transcription: o-DNA Interaction // Cell. 2011. № 6 (147). C. 1218-1219.

119. Loewen P. C. [h gp.]. Regulation in the rpoS regulon of Escherichia coli // Canadian Journal of Microbiology. 1998. № 8 (44). C. 707-717.

120. Lomovskaya O. L., Kidwell J. P., Matin A. Characterization of the sigma 38-dependent expression of a core Escherichia coli starvation gene, pexB // Journal of Bacteriology. 1994. № 13 (176). C. 3928-3935.

121. Lucchini S. [h gp.]. H-NS Mediates the Silencing of Laterally Acquired Genes in Bacteria // PLoS Pathogens. 2006. № 8 (2). C. e81.

122. Macfarlane S., Dillon J. F. Microbial biofilms in the human gastrointestinal tract // Journal of Applied Microbiology. 2007. № 5 (102). C. 1187-1196.

123. Machanick P., Bailey T. L. MEME-ChIP: motif analysis of large DNA datasets // Bioinformatics. 2011. № 12 (27). C. 1696-1697.

124. Maddocks S. E., Oyston P. C. F. Structure and function of the LysR-type transcriptional regulator (LTTR) family proteins //Microbiology. 2008. № 12 (154). C. 3609-3623.

125. Majdalani N. [h gp.]. Role of RcsF in Signaling to the Rcs Phosphorelay Pathway in Escherichia coli //Journal of Bacteriology. 2005. № 19 (187). C. 6770-6778.

126. Mangan M. W. [h gp.]. Nucleoid-associated protein HU controls three regulons that coordinate virulence, response to stress and general physiology in Salmonella enterica serovar Typhimurium // Microbiology. 2011. № 4 (157). C. 1075-1087.

127. Mata-Gilsinger M., Ritzenthaler P., Blanco C. CHARACTERIZATION OF THE OPERATOR SITES OF THE exu REGULON IN ESCHERICHIA COLI K-12 BY OPERATOR-CONSTITUTIVE MUTATIONS AND REPRESSOR TITRATION// Genetics. 1983. № 4 (105). C. 829-842.

128. Medina-Aparicio L. [h gp.]. The CRISPR/Cas Immune System Is an Operon Regulated by LeuO, H-NS, and Leucine-Responsive Regulatory Protein in Salmonella enterica Serovar Typhi // Journal of Bacteriology. 2011. № 10 (193). C. 2396-2407.

129. Merrick M., Jones D. H., Thomas C. M. Location of the rpoN gene on the physical map of Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1993. № 5 (175). C. 1548-1549.

130. Mironov A. Computer analysis of transcription regulatory patterns in completely sequenced bacterial genomes //Nucleic Acids Research. 1999. № 14 (27). C. 2981-2989.

131. Mitra A. [h gp.]. Pleiotropic Roles of uvrY on Biofilm Formation, Motility and Virulence in Uropathogenic Escherichia coli CFT073 // PLoS ONE. 2013. № 2 (8). C. e55492.

132. Mliji E. M. [h gp.]. Association between plasmid carrying an expanded-spectrum cephalosporin

resistance and biofilm formation in Escherichia coli 2007.

133. Molin S., Tolker-Nielsen T. Gene transfer occurs with enhanced efficiency in biofilms and induces enhanced stabilisation of the biofilm structure // Current Opinion in Biotechnology. 2003. № 3 (14). C. 255-261.

134. Moreira C. G. [h gp.]. Role of type I fimbriae in the aggregative adhesion pattern of enteroaggregative Escherichia coli // FEMS Microbiology Letters. 2003. № 1 (226). C. 79-85.

135. Morey L. [h gp.]. Nonoverlapping Functions of the Polycomb Group Cbx Family of Proteins in Embryonic Stem Cells // Cell Stem Cell. 2012. № 1 (10). C. 47-62.

136. Murakami K. S., Darst S. A. Bacterial RNA polymerases: the wholo story // Current Opinion in Structural Biology. 2003. № 1 (13). C. 31-39.

137. Nemoz G., Robert-Baudouy J., Stoeber F. Physiological and genetic regulation of the aldohexuronate transport system in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1976. № 2 (127). C. 706-718.

138. Nikolaev Yu. A., Plakunov V. K. Biofilm—"City of microbes" or an analogue of multicellular organisms? // Microbiology. 2007. № 2 (76). C. 125-138.

139. Nishino K., Yamaguchi A. Role of Histone-Like Protein H-NS in Multidrug Resistance of Escherichia coli //Journal of Bacteriology. 2004. № 5 (186). C. 1423-1429.

140. Olsén A. [h gp.]. Environmental regulation of curli production in Escherichia coli // Infectious Agents and Disease. 1993. № 4 (2). C. 272-274.

141. Orndorff P. E. [h gp.]. Immunoglobulin-Mediated Agglutination of and Biofilm Formation by Escherichia coli K-12 Require the Type 1 Pilus Fiber // Infection and Immunity. 2004. № 4 (72). C. 1929-1938.

142. Otto K., Silhavy T. J. Surface sensing and adhesion of Escherichia coli controlled by the Cpx-signaling pathway // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2002. № 4 (99). C. 2287-2292.

143. Peekhaus N., Conway T. What's for Dinner?: Entner-Doudoroff Metabolism in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1998. № 14 (180). C. 3495-3502.

144. Pesavento C. [h gp.]. Inverse regulatory coordination of motility and curli-mediated adhesion in Escherichia coli // Genes & Development. 2008. № 17 (22). C. 2434-2446.

145. Portalier R., Robert-Baudouy J., Stoeber F. Regulation of Escherichia coli K-12 hexuronate system genes: exu regulon // Journal of Bacteriology. 1980. № 3 (143). C. 1095-1107.

146. Pratt L. A., Kolter R. Genetic analysis of Escherichia coli biofilm formation: roles of flagella, motility, chemotaxis and type I pili // Molecular Microbiology. 1998. № 2 (30). C. 285-293.

147. Pratt L. A., Kolter R. Genetic analyses of bacterial biofilm formation // Current Opinion in Microbiology. 1999. № 6 (2). C. 598-603.

148. Price M. N., Dehal P. S., Arkin A. P. FastTree 2 - Approximately Maximum-Likelihood Trees for Large Alignments // PLoS ONE. 2010. № 3 (5). C. e9490.

149. Prigent-Combaret C. [h gp.]. Abiotic Surface Sensing and Biofilm-Dependent Regulation of Gene Expression in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1999. № 19 (181). C. 5993-6002.

150. Prigent-Combaret C. [h gp.]. Developmental pathway for biofilm formation in curli-producing Escherichia coli strains: role of flagella, curli and colanic acid // Environmental Microbiology. 2000. № 4 (2). C. 450-464.

151. Probert H. M., Gibson G. R. Bacterial biofilms in the human gastrointestinal tract // Current Issues in Intestinal Microbiology. 2002. № 2 (3). C. 23-27.

152. Purtov Y. A. [h gp.]. Promoter islands as a platform for interaction with nucleoid proteins and transcription factors // Journal of Bioinformatics and Computational Biology. 2014. № 02 (12). C. 1441006.

153. Rabin N. [h gp.]. Biofilm formation mechanisms and targets for developing antibiofilm agents // Future Medicinal Chemistry. 2015. № 4 (7). C. 493-512.

154. Razo-Mejia M. [h gp.]. Comparison of the theoretical and real-world evolutionary potential of a genetic circuit//Physical Biology. 2014. № 2 (11). C. 026005.

155. Reed J. L. [h gp.]. Systems approach to refining genome annotation // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006. № 46 (103). C. 17480-17484.

156. Reisner A. [h gp.]. Development and maturation of Escherichia coli K-12 biofilms: IncF plasmid promoted E. coli biofilm maturation // Molecular Microbiology. 2003. № 4 (48). C. 933-946.

157. Remaut H. [h gp.]. Donor-Strand Exchange in Chaperone-Assisted Pilus Assembly Proceeds through a Concerted P Strand Displacement Mechanism // Molecular Cell. 2006. № 6 (22). C. 831-842.

158. Ren D. [h gp.]. Gene expression in Escherichia coli biofilms // Applied Microbiology and Biotechnology. 2004. № 4 (64). C. 515-524.

159. Ritzenthaler P., Blanco C., Mata-Gilsinger M. Genetic analysis of uxuR and exuR genes: evidence for ExuR and UxuR monomer repressors interactions // Molecular and General Genetics MGG. 1985. №3 (199). C. 507-511.

160. Robinson J. T. [h gp.]. Integrative genomics viewer//Nature Biotechnology. 2011. № 1 (29). C. 24-26.

161. Rodionov D. A. [h gp.]. Transcriptional regulation of transport and utilization systems for hexuronides, hexuronates and hexonates in gamma purple bacteria // Molecular Microbiology. 2000. №4 (38). C. 673-683.

162. Rodionov D. A., Gelfand M. S., Hugouvieux-Cotte-Pattat N. Comparative genomics of the KdgR regulon in Erwinia chrysanthemi 3937 and other gamma-proteobacteria // Microbiology. 2004. № 11

(150). C. 3571-3590.

163. Ross W. [h gp.]. A Third Recognition Element in Bacterial Promoters: DNA Binding by the a Subunit of RNA Polymerase// Science. 1993. № 5138 (262). C. 1407-1413.

164. Rossiter A. E. [h gp.]. Transcription of the plasmid-encoded toxin gene from Enteroaggregative Escherichia coli is regulated by a novel co-activation mechanism involving CRP and Fis // Molecular Microbiology. 2011. № 1 (81). C. 179-191.

165. Rouviere P. E. [h gp.]. rpoE, the gene encoding the second heat-shock sigma factor, sigma E, in Escherichia coli. // The EMBO Journal. 1995. № 5 (14). C. 1032-1042.

166. Saldana-Ahuactzi Z. [h gp.]. The Fis Nucleoid Protein Negatively Regulates the Phase Variation fimS Switch of the Type 1 Pilus Operon in Enteropathogenic Escherichia coli // Frontiers in Microbiology. 2022. (13). C. 882563.

167. Schembri M. A. Coordinate gene regulation by fimbriae-induced signal transduction // The EMBO Journal. 2001. № 12 (20). C. 3074-3081.

168. Schembri M. A. [h gp.]. Differential Expression of the Escherichia coli Autoaggregation Factor Antigen 43 // Journal of Bacteriology. 2003. № 7 (185). C. 2236-2242.

169. Schembri M. A., Kjaergaard K., Klemm P. Global gene expression in Escherichia coli biofilms: Gene expression in E. coli biofilms // Molecular Microbiology. 2003. № 1 (48). C. 253-267.

170. Shavkunov K. S. [h gp.]. Gains and unexpected lessons from genome-scale promoter mapping // Nucleic Acids Research. 2009. № 15 (37). C. 4919-4931.

171. Sheikh J. [h gp.]. Roles for Fis and YafK in biofilm formation by enteroaggregative Escherichia coli: Biofilm formation by EAEC //Molecular Microbiology. 2001. № 5 (41). C. 983-997.

172. Shi X., Bennett G. N. Effects of multicopy LeuO on the expression of the acid-inducible lysine decarboxylase gene in Escherichia coli // Journal of Bacteriology. 1995. № 3 (177). C. 810-814.

173. Shimada T. [h gp.]. Novel roles of LeuO in transcription regulation of E. coli genome: antagonistic interplay with the universal silencer H-NS: Antagonistic interplay between LeuO and H-NS //Molecular Microbiology. 2011. № 2 (82). C. 378-397.

174. Shingler V. Signal sensing by g 54 -dependent regulators: derepression as a control mechanism // Molecular Microbiology. 1996. № 3 (19). C. 409-416.

175. Smyth C. J. [h gp.]. Fimbrial adhesins: similarities and variations in structure and biogenesis // FEMS Immunology & Medical Microbiology. 1996. № 2 (16). C. 127-139.

176. Sonnenborn U., Schulze J. The non-pathogenic Escherichia coli strain Nissle 1917 - features of a versatile probiotic // Microbial Ecology in Health and Disease. 2009. № 3-4 (21). C. 122-158.

177. Soutourina O. A. [h gp.]. Regulation of bacterial motility in response to low pH in Escherichia coli: the role of H-NS protein //Microbiology. 2002. № 5 (148). C. 1543-1551.

178. Stavans J., Oppenheim A. DNA-protein interactions and bacterial chromosome architecture //

Physical Biology. 2006. № 4 (3). C. R1-R10.

179. Stillman T. J. [h gp.]. The crystal structures of Lactococcus lactis MG1363 Dps proteins reveal the presence of an N-terminal helix that is required for DNA binding: Lactococcus lactis Dps proteins //Molecular Microbiology. 2005. № 4 (57). C. 1101-1112.

180. Stratmann T. [h gp.]. RcsB-BglJ activates the Escherichia coli leuO gene, encoding an H-NS antagonist and pleiotropic regulator of virulence determinants: Regulation of leuO // Molecular Microbiology. 2012. № 6 (83). C. 1109-1123.

181. Stratmann T., Madhusudan S., Schnetz K. Regulation of the yjjQ - bglJ Operon, Encoding LuxR-Type Transcription Factors, and the Divergent yjjP Gene by H-NS and LeuO // Journal of Bacteriology. 2008. № 3 (190). C. 926-935.

182. Studier F. W. Use of bacteriophage T7 lysozyme to improve an inducible T7 expression system // Journal of Molecular Biology. 1991. № 1 (219). C. 37-44.

183. Suvorova I. A. [h gp.]. Comparative Genomic Analysis of the Hexuronate Metabolism Genes and Their Regulation in Gammaproteobacteria// Journal of Bacteriology. 2011. № 15 (193). C. 3956-3963.

184. Tenorio E. [h gp.]. Systematic characterization of Escherichia coli genes/ORFs affecting biofilm formation //FEMS Microbiology Letters. 2003. № 1 (225). C. 107-114.

185. Tolstorukov M. Y. [h gp.]. Organization of DNA in a bacterial nucleoid // BMC Microbiology. 2016. № 1 (16). C. 22.

186. Tutukina M. N. [h gp.]. Control of hexuronate metabolism in Escherichia coli by the two interdependent regulators, ExuR and UxuR: derepression by heterodimer formation // Microbiology. 2016. № 7 (162). C. 1220-1231.

187. Tutukina M. N. [h gp.]. Structural modeling of the ExuR and UxuR transcription factors of E. coli: search for the ligands affecting their regulatory properties // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. 2016. № 10 (34). C. 2296-2304.

188. Tutukina M. N. [h gp.]. Sense and antisense RNA products of the uxuR gene can affect motility and chemotaxis acting independent of the UxuR protein // Frontiers in Molecular Biosciences. 2023. (10). C. 1121376.

189. Ueguchi C. [h gp.]. The leuO Gene Product Has a Latent Ability To Relieve bgl Silencing in Escherichia coli //Journal of Bacteriology. 1998. № 1 (180). C. 190-193.

190. Uhlich G. A., Cooke P. H., Solomon E. B. Analyses of the Red-Dry-Rough Phenotype of an Escherichia coli O157:H7 Strain and Its Role in Biofilm Formation and Resistance to Antibacterial Agents // Applied and Environmental Microbiology. 2006. № 4 (72). C. 2564-2572.

191. Untergasser A. [h gp.]. Primer3—new capabilities and interfaces //Nucleic Acids Research. 2012. № 15 (40). C. e115-e115.

192. Valentin-Hansen P., S0gaard-Andersen L., Pedersen H. A flexible partnership: the CytR anti-activator and the cAMP-CRP activator protein, comrades in transcription control // Molecular Microbiology. 1996. № 3 (20). C. 461-466.

193. Verma R. [h gp.]. Fimbria-Encoding GeneyadC Has a Pleiotropic Effect on Several Biological Characteristics and Plays a Role in Avian Pathogenic Escherichia coli Pathogenicity // Infection and Immunity. 2016. № 1 (84). C. 187-193.

194. Vianney A. [h gp.]. Escherichia coli tol and rcs genes participate in the complex network affecting curli synthesis // Microbiology. 2005. № 7 (151). C. 2487-2497.

195. Vidal O. [h gp.]. Isolation of an Escherichia coli K-12 Mutant Strain Able To Form Biofilms on Inert Surfaces: Involvement of a New ompR Allele That Increases Curli Expression // Journal of Bacteriology. 1998. № 9 (180). C. 2442-2449.

196. Vieira H. L. A., Freire P., Arraiano C. M. Effect of Escherichia coli Morphogene bolA on Biofilms // Applied and Environmental Microbiology. 2004. № 9 (70). C. 5682-5684.

197. Wallecha A. [h gp.]. Dam- and OxyR-Dependent Phase Variation of agn43 : Essential Elements and Evidence for a New Role of DNA Methylation // Journal of Bacteriology. 2002. № 12 (184). C. 3338-3347.

198. Wallecha A. [h gp.]. Phase Variation of Ag43 Is Independent of the Oxidation State of OxyR // Journal of Bacteriology. 2003. № 7 (185). C. 2203-2209.

199. Wang X. [h gp.]. CsrA post-transcriptionally repressespgaABCD , responsible for synthesis of a biofilm polysaccharide adhesin of Escherichia coli // Molecular Microbiology. 2005. № 6 (56). C. 1648-1663.

200. Wang X., Preston J. F., Romeo T. The pgaABCD Locus of Escherichia coli Promotes the Synthesis of a Polysaccharide Adhesin Required for Biofilm Formation // Journal of Bacteriology. 2004. № 9 (186). C. 2724-2734.

201. Westra E. R. [h gp.]. H-NS-mediated repression of CRISPR-based immunity in Escherichia coli K12 can be relieved by the transcription activator LeuO: LeuO activates CRISPR-based immunity // Molecular Microbiology. 2010. № 6 (77). C. 1380-1393.

202. White-Ziegler C. A. [h gp.]. H-NS Controls pap and daa Fimbrial Transcription in Escherichia coli in Response to Multiple Environmental Cues // Journal of Bacteriology. 2000. № 22 (182). C. 6391-6400.

203. Wolberger C. MULTIPROTEIN-DNA COMPLEXES IN TRANSCRIPTIONAL REGULATION // Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 1999. № 1 (28). C. 29-56.

204. Wolf S. G. [h gp.]. DNA protection by stress-induced biocrystallization //Nature. 1999. № 6739 (400). C. 83-85.

205. Wood T. K. [h gp.]. Motility influences biofilm architecture in Escherichia coli // Applied

Microbiology and Biotechnology. 2006. № 2 (72). C. 361-367.

206. Xie Y. [h gp.]. HbiF Regulates Type 1 Fimbriation Independently of FimB and FimE // Infection and Immunity. 2006. № 7 (74). C. 4039-4047.

207. Yamamoto K. [h gp.]. Negative regulation of the bolA1p of Escherichia coli K-12 by the transcription factor OmpR for osmolarity response genes // FEMS Microbiology Letters. 2000. № 2 (186). C. 257-262.

208. Yin W. [h gp.]. Biofilms: The Microbial "Protective Clothing" in Extreme Environments // International Journal of Molecular Sciences. 2019. № 14 (20). C. 3423.

209. Yura T., Nagai H., Mori H. REGULATION OF THE HEAT-SHOCK RESPONSE IN BACTERIA // Annual Review of Microbiology. 1993. № 1 (47). C. 321-350.

210. Zaychikov E. [h gp.]. Influence of Mg2+ and Temperature on Formation of the Transcription Bubble // Journal of Biological Chemistry. 1997. № 4 (272). C. 2259-2267.

211. Zhang Y. [h gp.]. Model-based Analysis of ChIP-Seq (MACS) // Genome Biology. 2008. № 9 (9). C. R137.

212. Zhao Z. [h gp.]. Probiotic Escherichia coli NISSLE 1917 for inflammatory bowel disease applications // Food & Function. 2022. № 11 (13). C. 5914-5924.

Приложение 1. Выравнивание аминокислотных последовательностей LeuO среди кишечных палочек

Tree scale: 0.1 i-.-1

Приложение 2. Общие гены мишени по данным ChIP-seq и SELEX

Ген / Направле ние(< >) Координата максимума пика ChIP-seq (в кавычках проба 1 или 2) Координата максимума пика SELEX Функция Комментарий

уМ< 2456026 (2) 2453732 Возможный фимбриальный адгезин Нет пика в этом регионе в образце 1 ChIP-seq, во втором достоверный пик.

утЬВ > 3585420 (1) 3584593 (2) 3582734 Стабильный шаперон теплового шока Авторы SELEX-анализа не считают достоверной мишенью LeuO.

hdeD > 3657314 (1) 3653741 (2) 3655564 Мембранный белок, участвующий в ответе на кислотный стресс Авторы SELEX-анализа не считают достоверной мишенью LeuO.

ук}Х < 3711909 (1) 3712164 (2) 3710142 Мембранный белок, предположительно оксалат-формиатный антипортер

yjeJ < 4373042 (1) 4374310 (2) 4372238 Гипотетический белок. Функции не выявлены

т1тБ > 4409120 (2) 4408154 рРНК метилтрансфераза Авторы SELEX-анализа не считают достоверной мишенью LeuO.

1еиО > 84506 (1) 84105 (2) 83952 Транскрипционный активатор leuABCD оперона

leuLABCD < 79941 (1) 84105 (2) 83952 Оперон синтеза лейцина

yaiS < / tauABCD 384932 (2) 384168 Гипотетический белок / Транспорт малых молекул: аминокислот, аминов

tesB < / уЪа^> 475407 (1) 475226 (2) 474630 Ацил-СоА тиоэстераза II / липопротеин наружной мембраны

gspA < 3455200 (1) 3455659 (2) 3453570 Предполагаемый экспортный белок для общего пути секреции II типа (GSP)

gspCDEF GШJKLM 0> 3456574 (1) 3455659(2) 3453570 II тип секреции

yhiN >/ рПА < 3637797 (1) 3637568 (2) 3635540 Предполагаемая оксидоредуктаза с FAD/NAD(P)-связывающим доменом // низкоаффинный переносчик фосфатов; импортер теллурита

уН}В< 3672489 (1) 3674737 (2) 3670238 Предполагаемый двухкомпонентный регулятор ответа системы, LuxR-подобный домен НТН, функция неизвестна

уС < \selC > 3835973 (1) 3835973 (2) 3834040 Возможный транспортерный белок / селеноцистеиновая тРНК

rhsD > 523005 (2) 522328 RhsD белок ^ элемента

cydA > 771053 (2) 770460 Терминальная оксидаза цитохрома d, субъединица I

харВ < 2524324 (1) 2523807 (2) 2520564 транспортер ксантозина

gadE > 3658170 (1) 3653741 (2) 3655564 активатор транскрипции

Приложение 3.

K-12M G1655, D-глюкуронат - D-глюкоза

№ UniProt Protein Score Function

1 P78285 RrrD 28 профаг DLP12; лизоцим, эндолизин

2 P0DPP1 YnfP 30 небольшой белок, низкие уровни экспрессии были обнаружены в стационарной фазе

3 P02925 RbsB 38 Периплазматический связывающий белок переносчика ABC рибозы

4 P21362 YciF 34 Белок, содержащий домен DUF892, индуцированный осмотическим стрессом

5 P21362 YciF 30 Белок, содержащий домен DUF892, индуцированный осмотическим стрессом

6 P37665 YiaD 25 Липопротеин семейства PF13488 (порин OmpF)

7 P0A832 SmpB 31 SsrA-связывающий белок

8 P08178 PurM 35 фосфорибозилформилглицинамидциклолигаза

9 P0AF28 NarL 30 ДНК-связывающий двойной регулятор транскрипции

10 P0AB61 YciN 43 неохарактеризованный белок

11 P0AD0 7 YecF 42 Белок, содержащий домен DUF2594, регулируется Nac (связан с метаболизмом нитратов)

12 P36566 CmoM 33 тРНК cmo5U34 метилтрансфераза

13 P33226 TorC 23 цитохром с менахинолдегидрогеназа

K-12 MG1655 AuxuR, D -глюкоза

Experiment № UniProt Protein Score Function RNA-s eq

I 1 P04949 FliC 247 структурный белок жгутиковых нитей +

2 P24215 UxuA 75 D-маннонатдегидратаза +

3 P68066 GrcA 51 индуцированная стрессом субъединица альтернативной пируватформиат-лиазы -

4 P33018 YeiG 49 S-формилглутатионгидролаза -

5 P0AF63 NsrR 40 Репрессор транскрипции НТН-типа +

6 P52647 YdbK 33 пируват-флаводоксиноксидоредуктаза +

7 P0ABF4 EutM 27 предполагаемый катаболический белок оболочки микрокомпартментов этаноламина n/d non-detectable mRNA level

II 1 P11664 YggC 6 Белок, содержащий домен Р-петли NTPase +

2 P0DPO2 YmjE 9 Неохарактеризованный белок n/d non-detectable mRNA level

3 P37309 ArsR 13 ДНК-связывающий репрессор транскрипции +

4 P64622 YhdV 7 липопротеин YhdV +

5 C1P619 IlvG 12 субъединица ацетолактатсинтазы II +

K-12 MG1655 AuxuR, D -глюкуронат

Experiment № UniProt Protein Score Function RNA-se q

I 1 P17315 CirA 202 Рецептор колицина I +

2 P0AEE5 MglB 140 D-галактозосвязывающий периплазматический белок +

3 P0AC33 FumA 82 Фумаратгидратаза класса I, аэробная +

4 P0AEU0 HisJ 73 Гистидин-связывающий периплазматический белок +

5 P0AF93 RidA 70 2-иминобутаноат/2-иминопропаноатдезаминаза -

6 P68066 GrcA 39 индуцированная стрессом субъединица альтернативной пируватформиат-лиазы -

II 1 P76516 YfdT 11 Неохарактеризованный белок, профаг CPS-53 (KpLE1) + low mRNA level, non-significant

2 P39390 YjiS 16 Белок, содержащий домен DUF1127 n/d non-detectable mRNA level

3 P02931 OmpF 48 Порин внешней мембраны F +

4 P33236 MokC 6 Регуляторный белок МокС n/d non-detectable mRNA level

5 P16688 PhnJ 11 Альфа-О-рибоза 1-метилфосфонат 5-фосфат СР лиаза n/d non-detectable mRNA level

6 P0DTV7 SpeFL 7 Лидерный пептид +

7 P0ADC8 YjiX 6 белок семейства PF04328 + non-significant

8 P76521 YfdY 6 Белок, содержащий домен DUF2545 n/d non-detectable mRNA level

9 P0AAU2 YbfA 19 Белок, содержащий домен DUF2517 +

10 P64622 YhdV 7 липопротеин YhdV +

Приложение 4.

I

К-12 N101655 3

0-д III сове Р1

II

100 ша

К-12 М<31655 0-д1исо5е

3 р!

Ъо

«в Ю

ю

К-12 МС1655 ЬихиИ 3

100 к£а ■О г"

£ «о - ^

5 Ь га и V * * 'О * 1

ф О г •

8 кОа

10,

к-12 м<31655 ьихия

а

0-д1исоге р!

1сГ

, 1'

э©

Ю 'О

ю.

Протеомная карта для культуры дикого типа К-12 МХт1655, растущей на О-глюкозе или Б-глюкуронате. Точки вырезания геля для масс-спектрометрии обозначены круглыми красными фигурами с номера, соответствующие номерам в таблице Приложения 3.1 и II означают два разных биологических образца.

Протеомная карта для К-12 МС1655 дикого типа и его производного АихиЯ, растущего на Б-глюкозе. Точки вырезания геля масс-спектрометрии обозначены круглыми красными фигурами с номера, соответствующие номерам таблице Приложения 3.1 и II означают два разных биологических образца.

] К-12МС1655»Л 0-д|усигопа(е

3 _

100 кОа

ЭкОа

ю

го

6®

О

II

К-12МС1655\иЛ Р-д1исигопа(с-3 р!

100 кОа

б кОа

K-12 MG1G55 kuxuR □-glucurorate 3 pi

K-12 MG1655 CuixuR D-glucuronate

3_pi_10

-О

ъ-

Ú Л*

7Д5

для

в