Роль эффлюкс системы MacAB в защите Serratia marcescens от антибиотиков и оксидативного стресса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.03, кандидат наук Ширшикова Татьяна Владимировна

• Ширшикова Татьяна Владимировна
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Ширшикова Татьяна Владимировна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1 Бактериальные эффлюкс системы

1.2 Классификация эффлюкс систем

1.2.1 RND эффлюкс системы

1.2.2 MFS эффлюкс системы

1.2.3 MATE эффлюкс системы

1.2.4 SMR эффлюкс системы

1.2.5 ABC эффлюкс системы

1.3 Регуляция экспрессии генов эффлюкс систем

1.4 Связь эффлюкс систем с подвижностью бактерий и формированием биопленок

1.5 Механизмы защиты бактерий от активных форм кислорода

1.6 Характеристика бактерий рода Serratia

1.7 Serratia marcescens - оппортунистический патоген

1.8 Эффлюкс системы Serratia marcescens

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Используемые штаммы бактерий и фагов

2.2 Используемые среды и культивирование бактерий

2.3 Определение чувствительности штаммов S. marcescens к бактериофагам

2.4 Приготовление лизата бактериофага

2.5 Перенос мутации с помощью трансдукции

2.6 Выделение геномной ДНК бактерий

2.7 Генотипирование S. marcescens SM6 AmacAB::CmR

2.8 Электрофорез ДНК

2.9 Получение комплементационной плазмиды

2.10 Комплементация гена macAB in cis

2.11 Динамика роста в среде с эритромицином

2.12 Определение минимальной ингибирующей концентрации антибактериальных препаратов для штаммов S. marcescens методом серийных разведений

2.13 Определение чувствительности штаммов S. marcescens к антибактериальным препаратам диско-диффузионным методом

2.14 Динамика роста в среде с гентамициом

2.15 Определение подвижности штаммов S. marcescens

2.16 Определение образования биопленок штаммами S. marcescens

2.17 Трансмиссионная электронная микроскопия

2.18 Анализ фимбриальных белков S. marcescens

2.19 Определение ß-галактозидазной активности

2.20 Определение чувствительности штаммов S. marcescens к перекиси водорода

2.21 Биоинформатический анализ

2.22 Статистическая обработка результатов

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Поиск генов эффлюкс системы MacAB и изучение их генетического окружения в геноме S. marcescens SM6

3.2 Определение чувствительности штаммов S. marcescens к бактериофагам

3.3 Инактивация генов macAB

3.4 Динамика роста в среде с эритромицином

3.5 Определение чувствительности штаммов S. marcescens SM6 к антибактериальным препаратам

3.6 Определение подвижности штаммов S. marcescens

3.7 Изучение активности промотора эффлюкс системы MacAB

S. marcescens SM6

3.8 Определение чувствительности штаммов S. marcescens SM6 к перекиси водорода

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1 Роль эффлюкс системы MacAB S. marcescens SM6 в защите от антибактериальных препаратов

4.2 Роль эффлюкс системы MacAB S. marcescens SM6 в подвижности и формировании биопленок

4.3 Условия экспрессии эффлюкс системы MacAB S. marcescens SM6

4.4 Роль эффлюкс системы MacAB S. marcescens SM6 в защите от активных форм кислорода

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль эффлюкс системы MacAB в защите Serratia marcescens от антибиотиков и оксидативного стресса»

ВВЕДЕНИЕ

С середины ХХ века, сразу после введения антибиотиков на фармацевтический рынок антибактериальных препаратов, устойчивость бактерий была признана естественным, но тревожным явлением. Спустя 60 лет резистентность по-прежнему остается проблемой во всем мире, угрожая эффективности антибактериальной терапии и бросая вызов разработкам новых антибиотиков [Issa et al., 2018].

В современном мире устойчивость бактерий к антибактериальным препаратам является одной из самых актуальных проблем. Возбудители инфекций в течение многих лет вырабатывали резистентность к каждому новому антибиотику. Отягощающим фактором в сложившейся ситуации является то, что появление антибиотиков на рынке происходит крайне редко, в то время как фармацевтические компании теряют интерес к их разработке [WHO, 2013].

Одним из механизмов, который обеспечивает бактериальным клеткам повышенную резистентность к широкому спектру антибиотиков, является их активное удаление из клеток с помощью эффлюкс систем. Эффлюкс системы -мембранные белковые комплексы, функционирующие как молекулярные насосы, которые выводят антибиотики из клетки и защищают бактерии от их токсичного действия. Эффлюкс системы являются высоко консервативными и присутствуют во всех клетках, от человека до бактерий, что указывает на то, что они являются древними элементами в эволюции различных организмов. Таким образом, помимо устойчивости к антибиотикам, бактериальные эффлюкс системы участвуют в других физиологических процессах микробных клеток [Alcalde-Rico et al., 2016]. Проведенный биоинформатический анализ геномов различных штаммов S. marcescens позволил идентифицировать АТФ-зависимую эффлюкс систему семейства ABC, не изученную у представителей рода Serratia, но гомологичную MacAB системе Escherichia coli W3104, защищающей клетки

от антибиотиков класса макролидов [Kobayashi et al., 2001; Mardanova et al., 2014].

Инактивация или нокаутирование генов с последующим изучением фенотипов мутантных клеток является наиболее продуктивным методом анализа микробных генов с неизвестной функцией. Для близкородственных бактерий E. coli [Datsenko et al., 2000] и Salmonella Typhimurium [Santiviago et al., 2009] разработан эффективный и быстрый способ инактивации генов при помощи гомологичной рекомбинации, основанный на использовании контролируемой экспрессии системы рекомбинации фага Х-ред. Эта методика недавно была успешно адаптирована в Казанском федеральном университете для нокаутирования генов в Serratia marcescens SM6 [Kamaletdinova et al., 2016].

Функционирование эффлюкс систем является ведущим механизмом, обеспечивающим грамотрицательным бактериям устойчивость к антимикробным препаратам. Изучение механизмов функционирования эффлюкс систем поможет нам приблизиться к разработке методов блокирования этой эффлюкс системы у бактерий.

Целью работы явилось выявление роли эффлюкс системы MacAB в защите Serratia marcescens SM6 от антибиотиков и оксидативного стресса.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установить роль эффлюкс системы MacAB в защите S. marcescens SM6 от антибактериальных препаратов путем инактивации генов macAB методом трансдукции.

2. Охарактеризовать подвижность и способность к образованию биопленок S. marcescens SM6 дикого штамма и мутанта по генам macAB.

3. Определить чувствительность дикого штамма S. marcescens SM6 и мутанта по генам macAB к активным формам кислорода (АФК). Оценить активность промотора генов macAB в стрессовых условиях.

4. Получить комплементационный штамм S. marcescens SM6 по генам

macAB и исследовать его фенотип.

Научная новизна работы.

Все результаты, описанные в диссертационной работе, получены впервые. Впервые в работе успешно применен метод инактивации генов эффлюкс системы MacAB при помощи гомологичной рекомбинации с использованием технологии Х-ред в Serratia marcescens SM6, а также подобраны условия для трансдукции полученных мутаций при помощи бактериофага ФОТ8. Впервые определен вклад эффлюкс системы МасАВ S. marcescens SM6 в защите клеток от антибактериальных препаратов. Инактивация генов эффлюкс системы MacAB привела к увеличению чувствительности S. marcescens SM6 к антибиотикам класса аминогликозидов. Впервые доказана роль генов эффлюкс системы МасАВ в подвижности и образованию биопленок клетками Serratia marcescens SM6. Впервые доказано воздействие перекиси водорода на активность промотора оперона macAB, а также роль эффлюкс системы МасАВ Serratia marcescens SM6 в защите клеток от оксидативного стресса.

Практическая значимость результатов.

Поиск новых видов эффлюкс систем S. marcescens, изучение их функций, а также роли в антибиотикоустойчивости бактерий, существенно расширит спектр потенциальных терапевтических препаратов, что может послужить базой для создания новых эффективных мер борьбы с этим патогеном. Полученные данные позволят развить инновационное направление исследования физиологических функций эффлюкс систем не связанных с выводом антибиотиков. Подобные знания необходимы для разработки эффективной стратегии контроля бактериальных инфекций.

Положения, выносимые на защиту:

1. Инактивация генов эффлюкс системы MacAB привела к увеличению чувствительности мутантного штамма Serratia marcescens SM6 AmacAB::CmR к антибиотикам класса аминогликозидов, перекиси водорода, к снижению подвижности и повышенному образованию биопленок.

2. Комплементация генов оперона mac AB привела к восстановлению устойчивости к антибиотикам класса аминогликозидов и перекиси водорода, а также к восстановлению подвижности Serratia marcescens SM6.

Методология и методы исследования.

Для решения поставленных задач применяли комплекс микробиологических, биохимических и молекулярно-генетических методов исследования, а также методы биоинформатического анализа. В работе использованы современные протоколы создания генетических конструкций и трансформации штаммов бактерий, а также методы для анализа белковых комплексов. Для исследования морфологии поверхностных структур бактериальных клеток применен метод просвечивающей (трансмиссионной) электронной микроскопии.

Достоверность результатов.

Представленные результаты проведенных исследований получены с использованием современной научно-технической базы, достоверность которых подтверждается многократными воспроизводимыми экспериментами. Полученные экспериментальные данные статистически достоверны, обработку результатов проводили с помощью программного приложения Graph Pad Prism 7.

Апробация работы. Основные положения диссертации представлены на IV Международной научно-практической конференции «Постгеномные методы анализа в биологии, лабораторной и клинической медицине (Казань, 2014), I Международной школе-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Биомедицина, материалы и технологии XXI века» (Казань, 2015), 20-й Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология -наука XXI века» (Пущино, 2016), Международной научной конференции «Трансляционная медицина, настоящее и будущее» (Казань, 2016), V Съезде биохимиков России (Дагомыс, 2016), Международной конференции «Трансляционная медицина - 2016» (Казань, 2016), Российско-китайском конгрессе по медицинской микробиологии, эпидемиологии и клинической микологии «ХХ Кашкинские чтения» (Санкт-Петербург, 2017), Всероссийском Конгрессе по медицинской микробиологии, клинической микологии и иммунологии «XXI Кашкинские чтения» (Санкт-Петербург, 2018), 43-м Конгрессе Федерации европейских биохимических обществ (FEBS) (Прага, Чехия, 2018).

Место выполнения работы и личный вклад соискателя.

Работа выполнена на базе научно-исследовательской лаборатории Open Lab «Микробные биотехнологии» Казанского (Приволжского) федерального университета. Часть экспериментов выполнена в лаборатории профессора Хелен Эндрюс-Полименис, на базе Техасского Аграрно-Технического Университета (г. Колледж Стэйшн, Техас, США).

Автором диссертации, совместно с научным руководителем, определена основная цель исследования, поставлены задачи и сформулированы выводы. Личный вклад диссертанта заключался в анализе и обработке данных литературы, выполнении лабораторных исследований, получении и статистической обработке экспериментальных данных, подготовке публикаций.

Трансмиссионная электронная микроскопия проводилась на базе междисциплинарного центра «Аналитическая микроскопия» Казанского федерального университета. Масс-спектрометрические исследования проведены на базе междисциплинарного центра геномных и протеомных исследований Казанского федерального университета.

Связь работы с научными программами. Исследования выполнены в рамках Российской Правительственной Программы повышения конкурентоспособности Казанского федерального университета среди ведущих мировых научно-исследовательских центров и поддержаны Федеральной Целевой программой «Разработка новых эффективных методов борьбы с антибиотико-устойчивой патогенной бактерией Serratia marcescens» (исполнитель), грантом Российского Научного Фонда №16-14-10200 «Эффлюкс система МасАВ и ее роль в физиологии грамотрицательных бактерий» (исполнитель), грантами РФФИ №15-04-02110А «Секретируемые сидерофоры Serratia marcescens и их роль в защите клеток от оксидативного стресса» (исполнитель), РФФИ №18-34-00458 мол_а «Гомологи MacAB эффлюкс системы Serratia marcescens и их роль в развитии антибиотикоустойчивости и защите от оксидативного стресса» (руководитель).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 35 научных работ, среди которых 8 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Российской Федерации и входящих в перечень базы данных Web of Science/Scopus, а также 27 тезисов, среди которых 4 опубликованы в журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией, и 9 - в журналах, входящих в базы данных Web of Science/Scopus.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю к.б.н., в.н.с. Л.М. Богомольной за постановку проблемы, всестороннюю поддержку, консультации и внимательное отношение к работе; д.б.н., профессору ИФМиБ М.Р. Шариповой и к.б.н., доценту ИФМиБ А.М. Мардановой за консультации и обсуждение результатов. Автор признателен коллегам из Междисципллинарного центра протеомных исследований КФУ, к.б.н. Ю.Д. Романовой и А.В. Лайкову, за проведение масс-спектрометрического анализа, а также коллегам из Междисциплинарного центра «Аналитическая микроскопия», Ю.Н. Осину и В.Г. Евтюгину за возможность проведения трансмиссионной электронной микроскопии. Автор выражает глубокую признательность всем сотрудникам кафедры микробиологии Казанского (Приволжского) федерального университета, сотрудникам научно-исследовательской лаборатории «Микробные биотехнологии» за всестороннюю помощь и поддержку, а также за доброжелательную рабочую атмосферу.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 106 страницах машинописного текста, содержит 3 таблицы и 21 рисунок, включает следующие разделы: «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты исследований», «Обсуждение результатов», «Выводы», список сокращений и список использованной литературы (127 наименований).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1 Бактериальные эффлюкс системы

Эффлюкс системы - белковые комплексы, локализованные в плазматической мембране бактериальной клетки, основная функция которых заключается в распознавании и удалении вредных веществ, проникших через клеточную стенку и достигших периплазмы или цитоплазмы [Атага1 & а!., 2014]. Эффлюкс системы могут выводить широкий спектр веществ, в том числе антибиотики, детергенты, красители, органические растворители, жирные кислоты, токсины и сигнальные молекулы кворум сенсинга. Они могут быть специфическими для одного или нескольких субстратов. Эффлюкс системы, способные экспортировать несколько субстратов, включая несколько разных классов антибиотиков, могут быть причиной множественной антибиотикоустойчивости бактерий [А1ау а!., 2018; ЬБа а!., 2018]. Кроме того, эффлюкс системы участвуют в выведении токсичных соединений, которые являются метаболитами бактериальных клеток, то есть выполняют экскреторную функцию [Ы, №каёо, 2009].

Эффлюкс системы встречаются у всех видов бактерий, гены эффлюкс систем могут располагаться на хромосомах или мобильных генетических элементах, например, плазмидах [А1ау & а!., 2018]. Бактерии могут экспрессировать гены эффлюкс систем, относящимся к разным семействам, а также более чем один тип эффлюкс систем, которые относятся к определенному семейству [Оиа1ет & а!., 2013]. Необходимо отметить, что гены эффлюкс систем существовали в бактериальных геномах задолго до начала использования человеком антибиотиков в качестве антибактериальных препаратов, что указывает на их важную роль в физиологии бактерий [^Ба & а!., 2018].

Эффлюкс системы грамположительных бактерий, как правило, состоят

из однокомпонентных белков с трансмембранными доменами. В клетках грамотрицательных бактерий, у которых эффлюкс системы локализованы на внутренней мембране, они представляют собой трехкомпонентные системы, состоящие из цитоплазматического насоса, периплазматического белка-адаптера, а также с белка-канала на внешней мембране [Daury et al., 2016].

1.2 Классификация эффлюкс систем

Эффлюкс системы множественной лекарственной устойчивости в зависимости от источника используемой энергии, подразделяют на два класса: АВС-транспортеры (the ATP-binding cassette - АТФ-связывающая кассета) и вторичные транспортеры множественной лекарственной устойчивости [Fernandez et al., 2012]. К классу первичных активных транспортеров относятся эффлюкс системы ABC-типа, функционирование которых зависит от гидролиза АТФ. Вторичные транспортеры используют энергию от протонного и/или натриевого градиента [Issa et al., 2018].

ABC-транспортеры формируют отдельное семейство. Вторичные транспортеры по вторичной структуре белка и гомологии аминокислотных последовательностей подразделяются на 4 подсемейства: RND (the Resistance Nodulation Division) MFS (the Мajor Facilitator Superfamily), MATE (the Multidrug And Toxic compound Extrusion) и SMR (the Small Multidrug Resistance) [Putman et al., 2000].

Схематично строение эффлюкс систем грамотрицательных бактерий представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Схематическое строение пяти семейств эффлюкс систем грамотрицательных бактерий [Mardanova et al., 2014].

1.2.1 RND эффлюкс системы

Эффлюкс системы RND играют ключевую роль в клинически значимой устойчивости грамотрицательных бактерий к антибактериальным препаратам. Они функционируют как антипортеры протон/лекарство и катализируют активный отток широкого спектра антибактериальных препаратов, включая химиотерапевтические вещества. Гомологи данных систем существуют даже у высших животных, включая белок Niemann-Pick C1 Like 1, который, как было показано, участвует в абсорбции холестерина из кишечника. RND эффлюкс системы расположены во внутренней мембране, но взаимодействуют с белком-адаптером в периплазматическом пространстве и белком внешней мембраны, образуя трехкомпонентные комплексы [Li et al., 2015].

Хорошо изученными примерами RND систем являются AcrAB-TolC Escherichia coli (рисунок 2) и MexAB-OprM Pseudomonas aeruginosa [Li, Nikado, 2009].

Антибиотик

Внешняя мембрана

A TolC

Ас г А

Внутренняя --------J

мембрана

АсгВ

Рисунок 2 - Схематическое строение эффлюкс системы AcrAB-TolC Escherichia coli [Greene et al., 2018].

Система AcrAB-TolC участвует в эффлюксе практически всех типов антибактериальных препаратов (кроме аминогликозидов), детергентов, микробицидов, красителей, свободных жирных кислот и даже простых растворителей. MexAB-OprM демонстрирует способность к эффлюксу невероятно широкого круга субстратов, включая в себя структурно разные антибиотики (например, в-лактамы, включая ингибиторы в-лактамаз и некоторые карбапенемы (кроме имипенема), аминогликозиды, фторхинолоны, тетрациклины, макролиды и многие другие), а также дезинфицирующие средства, красители, растворители, детергенты и молекулы кворум сенсинга. Таким образом, эта система обеспечивает P. aeruginosa защиту от множества ингибиторов, которые могут встретиться в разных средах [Li et al., 2015].

1.2.2 MFS эффлюкс системы

Семейство MFS представляет собой самую большую группу вторичных активных транспортеров, которые, как предполагают, функционируют как мономеры. Обнаружены во многих организмах: от бактерий до высших эукариот и участвуют в симпорте, антипорте или унипорте различных субстратов, таких как сахара, промежуточные продукты цикла Кребса, фосфатные эфиры, олигосахариды и антибиотики [Putman et al., 2000]. Однако в грамотрицательных бактериях системы оттока MFS могут функционировать как трехкомпонентные системы вместе с белком-адаптером в периплазматическом пространстве и дополнительными каналами внешней мембраны [Li, Nikado, 2009].

Эффлюкс системы MFS расположены на внутренней мембране и способны транспортировать соединения из цитозоля только в периплазматическое пространство. Поскольку большинство антибактериальных препаратов достигают цитозоля путем диффузии через мембрану, молекулы выкачиваемых препаратов могут повторно проникнуть в цитозоль посредством свободной диффузии. Однако, присутствующие в мембране конститутивные RND эффлюкс системы могут перехватывать такие молекулы лекарственных препаратов в периплазме и, таким образом, усиливать резистентность бактерий к антибиотикам [Li et al., 2015].

1.2.3 MATE эффлюкс системы

Эффлюкс системы семейства MATE широко распространены среди бактерий и архей, а также встречаются у высших животных и растений. Na/катионный антипортер NorM был обнаружен одним из первых из семейства MATE у представителей Vibrio parahaemolyticus. Гомологи NorM антипортера способны выкачивать катионные красители, фторхинолоны и аминогликозиды в периплазматическое пространство. Многие из этих транспортеров в качестве

источника энергии используют градиент Na+ и/или H+ [Li et al., 2015].

1.2.4 SMR эффлюкс системы

Представителем семейства является эффлюкс система EmrE у E. coli, которая функционирует как гомодимер небольшого белка с четырьмя трансмембранными доменами. Белки SMR эффлюкс систем могут кодироваться на хромосомах или на плазмидах, а также могут быть связаны с интегронами. Специфичность субстрата не ограничивается дезинфицирующими средствами и распространяется на применяемые в терапии антибактериальные средства, такие как класс аминогликозидов. Субстраты выводятся только в периплазму, а затем обрабатываются конститутивной эффлюкс системой RND семейства [Li, Nikado, 2009].

Проведено несколько исследований, предполагающих возможное участие SMR-транспортеров в резистентности клинических изолятов грамотрицательных бактерий. Так, удаление гена abeS привело к значительному уменьшению минимальных ингибирующих концентраций (МИК) хлорамфеникола, ципрофлоксацина и эритромицина в Acinetobacter baumannii. Удаление генов kpnEF у Klebsiella pneumoniae делает клетки более восприимчивыми к широкому диапазону антимикробных препаратов. Гомолог эффлюкс системы EmrE, найденный у Pseudomonas aeruginosa, способствует развитию множественной антибиотикоустойчивости [Li et al., 2015].

1.2.5 ABC эффлюкс системы

Гены, вовлеченные в синтез транспортеров множественной устойчивости семейства ABC, являются консервативными и встречаются как у одноклеточных бактерий, так и у высокоорганизованных многоклеточных организмов [Li et al., 2009].

Такие ABC белки-транспортеры состоят из двух доменов, один из которых встроен в плазматическую мембрану, а другой находится в средней

части плазматической мембраны. Последний из перечисленных имеет два сайта для связывания с субстратом и два сайта для связывания и гидролиза АТФ. После распознавания вредного вещества и его связывания с ABC транспортером, АТФ гидролизуется, обеспечивая необходимой энергией для конформационных изменений транспортера. Точные структурные изменения, происходящие в момент связывания с субстратом, а также способы, с помощью которых транспортер распознает структурно не связанные соединения, еще не полностью изучены [Amaral et al., 2014 ].

Наиболее изученной эффлюкс системой этого семейства является MacAB у E. coli, в которой белок MacB функционирует вместе адаптерным белком MacA в периплазме и каналом TolC во внешней мембране [Li et al., 2015].

Известно, что эффлюкс система MacA-MacB-TolC E. coli BL21 (DE3) защищает клетки от антибиотиков класса макролидов, а также участвует в секреции термостабильного энтеротоксина II [Xu et al., 2009]. Показано, что эффлюкс система MacAB участвует в защите клеток Salmonella enterica serovar Typhimurium ATCC 14028 от антибиотиков класса макролидов (рисунок 3) [Horiyama et al., 2010]. В клетках K. pneumoniae эффлюкс система MacAB защищает клетки от синтетического антибиотика класса тетрациклинов -эравациклина [Zheng et al., 2018].

Рисунок 3 - Схематическое строение эффлюкс системы MacAB Salmonella enterica serovar Typhimurium ATCC 14028 [Horiyama et al., 2010].

Гомологичная МасАВ эффлюкс система PvdRT-OpmQ участвует в секреции сидерофора пиовердина в клетках Pseudomonas aeruginosa. Пиовердин используется бактериями для снабжения клеток железом в условиях его дефицита, а также регулирует образования биопленок, межклеточную коммуникацию и вирулентность [Imperi et al., 2009].

Доказано участие эффлюкс системы MacAB у E. coli в секреции протопорфирина IX, непосредственного предшественника гема. Замечено, что при инактивации генов macAB клетки накапливают в себе больше протопорфирина IX, чем исходные штаммы, где был индуцирован ген белка пероксидазы (YfeX), участвующих в экстракции железа из гема, или даже при отсутствии в клетках железа [Turlin et al., 2014].

Кроме того, доказана роль эффлюкс системы MacAB в вирулентности Salmonella enterica serovar Typhimurium ATCC 14028 при пероральном введении бактерий мышам. Доказано её значение для выживания бактерий в условиях окислительного стресса. Так, эффлюкс система MacAB необходима бактериям для роста в культуре макрофагов, которые производят активные формы кислорода, при этом она не нужна для выживания в макрофагах, дефектным по генерированию активных форм кислорода [Bogomolnaya et al., 2013].

1.3 Регуляция экспрессии генов эффлюкс систем

В природе бактерии должны справляться со многими суровыми условиями окружающей среды, такими как недостаток питательных веществ, высокая температура, окислительный стресс, кислотность и высокая концентрация соли. Такие стрессы обычно вызывают либо снижение скорости роста, либо снижение жизнеспособности. В этих условиях бактерии должны инициировать программы ответа на стресс, чтобы обеспечить выживаемость своей популяции. Реакцией клеток на стресс может стать полностью измененная экспрессия бактериальных генов, что обычно связано с изменением уровня

транскрипции многих белков [Zhu et al., 2018].

Хотя гены эффлюкс систем широко распространены в бактериальных геномах, экспрессия большинства из них подвержена жесткому контролю со стороны различных регуляторов транскрипции, что лежит в основе их роли в облегчении адаптации бактерий к определенным условиям. Учитывая способность эффлюкс систем пропускать через себя широкий спектр структурно не связанных химических веществ, логично предположить, что несвоевременная экспрессия эффлюкс систем может вызвать нежелательный вывод метаболитов или других сигнальных молекул, что приведет к пагубным последствиям для физиологии клетки. В подтверждение этому, было показано, что сверхэкспрессия эффлюкс системы SmeDEF в Stenotrophomonas maltophilia D457R приводила к уменьшению ее вирулентости. Поэтому экспрессия эффлюкс систем обычно находится под строгим контролем факторов транскрипции и синтезируется только на низком уровне в условиях обычного лабораторного роста [Sun et al., 2014].

Несмотря на то, что строение и функции эффлюкс систем множественной лекарственной устойчивости относительно консервативны у разных видов, механизмы их регуляции значительно различаются [Sun et al., 2014]. Показано, что соли желчных кислот и жирные кислоты, которые присутствуют в нормальной среде обитания E. coli, индуцируют экспрессию генов эффлюкс системы AcrAB [Rosenberg et al., 2003]. В свою очередь, высокая концентрация соли снижает восприимчивость E. coli к тетрациклину и хлорамфениколу, так как увеличивается уровень экспресии эффлюкс системы AcrAB-TolC [Zhu et al., 2018].

Эффлюкс система AcrAB у Klebsiella pneumoniae и Enterobacter cloacae EcDC64 контролируется двухкомпонентной системой SoxRS, которая реагирует на окислительный стресс [Bratu et al., 2009; Pérez et al., 2012]. Связь между окислительным стрессом и экспрессией эффлюкс систем описана для

Pseudomonas aeruginosa PAO1, часто выделяющаяся от больных муковисцидозом, лёгкие которых обогащены АФК. Доказано, что экспрессия эффлюкс системы у P. aeruginosa - MexXY, связанной с аминогликозидной устойчивостью, а также системы MexAB-OprM, индуцируется окислительным стрессом [Chen et al., 2008; Fraud, Poole, 2011].

Эффлюкс система MacAB Salmonella Typhimurium неактивна при культивировании в богатой питательной среде LB за счет отрицательной регуляции двухкомпонентной системой PhoP/PhoQ [Nishino et al., 2006; Nishino et al., 2009], однако ее экспрессия повышается в присутствии перекиси водорода [Bogomolnaya et al., 2013].

Данные о регуляции экспрессии эффлюкс системы MacAB в S. marcencens на данный момент отсутствуют.

1.4 Связь эффлюкс систем с подвижностью бактерий и формированием биопленок

Жгутик - поверхностная структура многих бактерий, которая служит для их движения в жидкой среде или по поверхности твердых сред. Помимо подвижности, жгутики играют важную роль и в других физиологических процессах бактерий. Они участвуют в образовании биоплёнок, обеспечивают адгезию и инвазию, запускают иммунный ответ организма хозяина, а также служат одним из факторов вирулентности [Haiko, Westerlund-Wikström, 2013].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ширшикова Татьяна Владимировна, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Азарцова, А.М. Проблема внутрибольничной инфекции в России [Текст] / А.М. Азарцова // Медсестра. - 2012. - С. 27-31.

2. Аковбян В. А. и др. Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии / Под ред.: Л.С. Страчунского, Ю.Б. Белоусова, С.Н. Козлова. - Смоленск: МАКМАХ, 2007. - 462 с. ISBN 5-86064-115-X.

3. Всемирная Организация Здравоохранения: [сайт]. URL: https://www.who.int/ru/news-room/detail/27-02-2017-who-publishes-list-of-bacteria-for-which-new-antibiotics-are-urgently-needed (дата обращения 7.12.2019).

4. Гостев, В.В. Бактериальные биопленки и инфекции [Текст] / В.В. Гостев, С.В. Сидоренко // Журнал инфектологии. - 2010. - Т. 2. - №3. - С. 4-15.

5. Интернет-платформа мониторинга антибиотикорезистентности AMRmap: [сайт]. URL: https://amrmap.ru (дата обращения 8.01.2020).

6. Клинические рекомендации. Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам. - 2018.

7. Кузьменков, А.Ю. AMRmap: интернет-платформа мониторинга антибиотикорезистентности [Текст] / А.Ю. Кузьменков, И.В. Трушин, А.А. Авраменко, М.В. Эйдельштейн, А.В. Дехнич, Р.С. Козлов // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. - 2017. - Т.19, №2. - С. 84-90.

8. Марданова, А.М. Чувствительность штаммов Serratia marcescens к перекиси водорода [Текст] / А.М. Марданова, Э.Х. Низамутдинова, Т.В. Ширшикова, Л.Х. Камалетдинова, Е.О. Михайлова, М.Р. Шарипова, Л.М. Богомольная // Вестник Казанского технологического университета. -2013. - Т. 16. - № 19. - С. 215-218.

9. Милякова, М.Н. Необратимая адсорбция белков на поверхности протезов для герниопластики - особенности и потенциальная роль в биосовместимости [Текст] / М.Н. Милякова, Ю.В. Пономарева, А.В. Лайков,

Л.В. Лимарева // Молекулярная медицина. - 2018. - Т.16. - №3. - С. 46-49. DOI: 10.29296/24999490-2018-03-09.

10. Низамутдинова, Э.Х. Влияние мутаций по внеклеточной нуклеазе на свойства пигментообразующего и беспигментного штаммов Serratia marcescens [Текст] / Э.Х. Низамутдинова, Т.В. Ширшикова, А.М. Марданова, М.Р. Шарипова, Л.М. Богомольная // Микробиология. МАИК НАУКА/ИНТЕРПЕРИОДИКА. - 2016. - Т.85. - №1. - С. 36-41.

11. Abbas, H.A. Silencing the nosocomial pathogen Serratia marcescens by glyceryl trinitrate [Text] / H.A. Abbas, A.M. Elsherbini //African Health Sciences. -2018. - V. 18(1). - P. 1-10.

12. Abreo, E. Pangenome of Serratia marcescens strains from nosocomial and environmental origins reveals different populations and the links between them [Text] / E. Abreo, N. Altier // Scientific Reports. - 2019. - V.9. - №.46. doi: 10.1038/s41598-018-37118-0.

13. Ackermann, H.W. Bacteriophage observations and evolution [Text] /

H.W. Ackermann // Research in Microbiology. - 20003. - V. 154 (4). - P. 245-251.

14. Aendekerk, S. Characterization of a new efflux pump, MexGHI-OpmD, from Pseudomonas aeruginosa that confers resistance to vanadium [Text] / S. Aendekerk, B. Ghysels, P. Cornelis, C. Baysse // Microbiology. - 2002. - V. 148. -P. 2371-2381.

15. Ahrenholtz, I. The extracellular nuclease of Serratia marcescens: studies on the activity in vitro and effect on transforming DNA in a groundwater aquifer microcosm [Text] / I. Ahrenholtz, M.G. Lorenz, W. Wackernagel // Archives of Microbiology. - 1994. - V.161. - P.176-183. doi: 10.1007/BF00276480.

16. Alav, I. Role of bacterial efflux pumps in biofilm formation [Text] /

I. Alav, J.M. Sutton, K.M. Rahman // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. -2018. - V.73 (8). - P. 2003-2020.

17. Amaral, L. Efflux pumps of Gram-negative bacteria: what they do, how they do it, with what and how to deal with them [Text] / L. Amaral, A. Martins, G. Spengler, J. Molnar // Frontiers in Pharmacology. - 2013. - V.4. -doi: 10.3389/fphar.2013.00168.

18. Baugh, S. Loss of or inhibition of all multidrug resistance efflux pumps of Salmonella enterica serovar Typhimurium results in impaired ability to form a biofilm [Text] / S. Baugh, A.S. Ekanayaka, L.J.V. Piddock, M.A. Webber J. // Antimicrob. Chemother. - 2012. - V. 67. - P. 2409-2417.

19. Begic, S. Characterization of the Serratia marcescens SdeCDE multidrug efflux pump studied via gene knockout mutagenesis [Text] / Begic S., Worobec E.A. //Microbiology. - 2008. - V. 154. - P. 411-416.

20. Bogomolnaya, L.M. Identification of Novel Factors Involved in Modulating Motility of Salmonella enterica Serotype Typhimurium [Text] / L.M. Bogomolnaya, L. Aldrich, Y. Ragoza, M. Talamantes, K.D. Andrews, M. McClelland, H.L. Andrews-Polymenis // PLoS ONE. - 2014. - V. 9(11). -e 111513.

21. Bogomolnaya, L.M. The ABC-Type Efflux Pump MacAB Protects Salmonella enterica serovar Typhimurium from Oxidative Stress [Text] / L.M. Bogomolnaya, K.D. Andrews, M. Talamantes, A. Maple, Y. Ragoza, A. Vazquez-Torres, H. Andrews-Polymenis // mBio. - 2013. - V. 4(6). -e 00630-13.

22. Bratu, S. Correlation of the expression of acrB and the regulatory genes marA, soxS and ramA with antimicrobial resistance in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae endemic to New York City [Text] / S. Bratu, D. Landman, A. George, J. Salvani, J. Quale // The Journal of antimicrobial chemotherapy. - 2009. - V. 64. -I. 2. - P. 278-283. doi: 10.1093/jac/dkp186.

23. Buckner, M.M. Beyond Antimicrobial Resistance: Evidence for a Distinct Role of the AcrD Efflux Pump in Salmonella Biology [Text] /

M.M. Buckner, J.M. Blair, R.M. La Ragione, J. Newcombe, D.J. Dwyer, A. Ivens, L.J. Piddock // mBio. - 2016. - V. 7. - I. 6. - e01916-16. doi: 10.1128/mBio.01916-16.

24. Chen, H. The Pseudomonas aeruginosa multidrug efflux regulator MexR uses an oxidation-sensing mechanism [Text] / H. Chen, J. Hu, P. R. Chen, L. Lan, Z. Li, L.M. Hicks, A.R. Dinner, C. He // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2008. - V. 105. - I. 36. - P. 13586-13591. doi: 10.1073/pnas.0803391105.

25. Chen, J. An RND-type multidrug efflux pump SdeXY from Serratia marcescens [Text] / J. Chen, T. Kuroda, M.N. Huda, T. Mizushima, T. Tsuchiya // Journal of Antimicrobial Chemotherapy. - 2003. - V.52. - I.2. - P. 176-179. doi: 10.1093/jac/dkg308.

26. Cho, H. The PseEF efflux system is a virulence factor of Pseudomonas syringae pv. syringae [Text] / H. Cho, H. Kang // J Microbiol. - 2012. - V. 50. -P. 79-90.

27. CLSI. Performance standards for antimicrobial susceptibility testing; 21st informational supplement [Text] / CLSI document M100-S21 // Clinical and Laboratory Standards Institute, Wayne, PA. - 2011.

28. Coleman, J.P., Smith, C.J. Structure and Composition of Microbes [Text] / J.P. Coleman, C.J. Smith // xPharm: The Comprehensive Pharmacology Reference. - 2007. - P. 1-7.

29. Datsenko, K.A., Wanner, B.L. One-step inactivation of chromosomal genes in Escherichia coli K-12 using PCR products [Text] / K.A. Datsenko, B.L. Wanner // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2000. - V. 97. -P. 6640-6645.

30. Daury, L. Tripartite assembly of RND multidrug efflux pumps [Text] / L. Daury, F. Orange, J. Taveau, A. Verchere, L. Monlezun, C. Gounou,

R.K.R. Marreddy, M. Picard, I. Broutin, K.M. Pos, O. Lambert // Nature Communications. - 2016. - V. 7. - P. 10731. doi: 10.1038/ncomms10731.

31. Detweiler, C.S. virK, somA and rcsC are important for systemic Salmonella enterica serovar Typhimurium infection and cationic peptide resistance [Text] / C.S. Detweiler, D.M. Monack, I.E. Brodsky, H. Mathew, S. Falkow // Molecular Microbiology. - 2003. - V. 48. - P. 385-400. doi:10.1046/j.1365-2958.2003.03455.x.

32. Di Martino, P. Klebsiella pneumoniae type 3 pili facilitate adherence and biofilm formation on abiotic surfaces [Text] / P. Di Martino, N. Cafferini, B. Joly, A. Darfeuille-Michaud // Research in Microbiology. - 2003. - V. 154. - I. 1. -P. 9-16.doi: 10.22625/2072-6732-2010-2-3-4-15.

33. Ellermeier, C.D. Construction of targeted single copy lac fusions using lambda Red and FLP-mediated site-specific recombination in bacteria [Text] / C.D. Ellermeier, A. Janakiraman, J.M. Slauch // Gene. - 2002. - V.290. - P.153-161.

34. Evans, T. J. Characterization of a broad-host-range flagellum-dependent phage that mediates high-efficiency generalized transduction in, and between, Serratia and Pantoea [Text] / T.J. Evans, M.A. Crow, N.R. Williamson, W. Orme, N.R. Thomson, E. Komitopoulou, G.P.C. Salmond// Microbiology. - 2010. - V. 156. - P. 240-247.

35. Falkow, S. Episomic transfer between Salmonella typhosa and Serratia marcescens [Text] / S. Falkow, J. Marmur, W.F. Carey, W.M. Spilman, L.S. Baron // Genetics. - 1961. - V. 46. - P. 703-706.

36. Fang, F.C. Antimicrobial Actions of Reactive Oxygen Species [Text] / F.C. Fang // mBio. - 2011. - V. 2(5). - e 00141-11.

37. Fernandez, L. Adaptive and mutational resistance: role of porins and efflux pumps in drug resistance [Text] / L. Fernandez, R.E.W. Hancock // Clin. Microbiol. Rev. - 2012. - V. 25. - N. 4. - P. 661-681.

38. Fernández-Delgado, M. Environmental scanning electron microscopy analysis of Proteus mirabilis biofilms grown on chitin and stainless steel [Text] / M. Fernández-Delgado, Z. Duque, H. Rojas, P. Suárez, M. Contreras, M.A. García-Amado, C. Alciaturi // Annals of microbiology. - 2015. - V. 65. - I. 3. - P. 14011409. doi: 10.1007/s13213-014-0978-9.

39. Fernando, D.M., Kumar, A. Resistance-Nodulation-Division Multidrug Efflux Pumps in Gram-Negative Bacteria: Role in Virulence [Text] / D.M. Fernando, A. Kumar // Antibiotics. Basel, Switzerland. - 2013. - V. 2. - I. 1. - P. 163-181. doi:10.3390/antibiotics2010163.

40. Fraud, S., Poole, K. Oxidative Stress Induction of the MexXY Multidrug Efflux Genes and Promotion of Aminoglycoside Resistance Development in Pseudomonas aeruginosa [Text] / S. Fraud, K. Poole // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. - 2011. - V. 55(3). - P.1068-1074.

41. Gandhi, P.A. Adaptation and growth of Serratia marcescens in contact lens disinfectant solutions containing chlorhexidine gluconate [Text] / P.A. Gandhi, A.D. Sawant, L.A.Wilson, D.G.Ahearn //Appl. Environ. Microbiol. - 1993. - V.59. -P. 183-188.

42. Gaupp, R. Staphylococcal response to oxidative stress [Text] / R. Gaupp, N. Ledala, G.A. Somerville // Frontiers in cellular and infection microbiology. - 2012. - V. 2. - P. 33. doi:10.3389/fcimb.2012.00033.

43. Greene, N. P. Antibiotic Resistance Mediated by the MacB ABC Transporter Family: A Structural and Functional Perspective [Text] / N. P. Greene, E. Kaplan, A. Crow, V. Koronakis // Frontiers in microbiology. - 2018. - V. 9. -P. 950. doi:10.3389/fmicb.2018.00950.

44. Gristwood, T. PigZ, a TetR/AcrR family repressor, modulates secondary metabolism via the expression of a putative four-component resistance-nodulation-cell-division efflux pump, ZrpADBC, in Serratia sp. ATCC 39006 [Text] / T.

Gristwood, P.C. Fineran, L. Everson, G.P. C.Salmond //Mol. Microbiol. - 2008. -V.69. - P. 418-435.

45. Gualerzi, C.O. Antibiotics: Targets, Mechanisms and Resistance [Text] /

C.O. Gualerzi, L. Brandi, A. Fabbretti, C. L. Pon // John Wiley & Sons. - 2013. -ISBN 978-3-527-33305-9.

46. Haiko, J., Westerlund-Wikström, B. The role of the bacterial flagellum in adhesion and virulence [Text] / J. Haiko, B. Westerlund-Wikström // Biology. -2013. - V. 2. - I. 4. - P. 1242-1267. doi:10.3390/biology2041242.

47. Hendrix, R.W. Bacteriophages: evolution of the majority [Text] / R. W. Hendrix// Theor. Popul. Biol. - 2002. - V. 61. - P. 471-480.

48. Hines, D.A. Genetic analysis of extracellular proteins of Serratia marcescens [Text] / D.A. Hines, P.N. Saurugger, G.M. Ihler, M.J. Benedik // Journal of Bacteriology. - 1988. - V. 170. - P. 4141-4146. doi:10.1128/jb.170.9.4141-4146.1988.

49. Horiyama, T. TolC dependency of multidrug efflux systems in Salmonella enterica serovar Typhimurium [Text] / T. Horiyama, A. Yamaguchi, K. Nishino // Journal of Antimicrobial Chemotherapy . - 2010. - V. 65. - I. 7. -P. 1372-1376.

50. Hornick, D.B. Fimbrial types among respiratory isolates belonging to the family Enterobacteriaceae [Text] / D.B. Hornick, B.L. Allen, M.A. Horn, S. Clegg // Journal of clinical microbiology. - 1991. - V.29. - I.9. - P. 1795-1800.

51. Hornsey, M. Tigecycline resistance in Serratia marcescens associated with up-regulation of the SdeXY-HasF efflux system also active against ciprofloxacin and cefpirome [Text] / M. Hornsey, M.J. Ellington, M. Doumith, S. Hudson,

D.M. Livermore, N. Woodford // J. Antimicrob Chemother. - 2010. - V. 65. -P. 479-482.

52. Imlay, J.A. Cellular defenses against superoxide and hydrogen peroxide [Text] / J.A. Imlay //Annual review of biochemistry. - 2008. - V. 77. - P.755-776.

53. Imperi, F. Molecular basis of pyoverdine siderophore recycling in Pseudomonas aeruginosa [Text] / F. Imperi, F. Tiburzi, P. Visca // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2009. - V. 106(48). - P. 20440-20445.

54. Infectious Disease and Antimicrobial Agents: [site]. URL: http://www.antimicrobe.org/b26.asp (дата обращения 7.12.2019).

55. Issa, K.H.B. Functional Mechanism of the Efflux Pumps Transcription Regulators From Pseudomonas aeruginosa Based on 3D Structures [Text] / H. B. Issa K., Phan G., Broutin I. // Frontiers in Molecular Biosciences. - 2018. - V. 5. - №57. doi:10.3389/fmolb.2018.00057.

56. Josenhans, C., Suerbaum, S. The role of motility as a virulence factor in bacteria [Text] / C. Josenhans, S. Suerbaum // Int J Med Microbiol. - 2002. -V. 291. - I. 8. - P. 605-614.

57. Kamaletdinova, L.Kh. Inactivation of Chromosomal Genes in Serratia marcescens [Text] / L.Kh. Kamaletdinova, E.Kh. Nizamutdinova, T.V. Shirshikova, I.M. Skipina, L.M. Bogomolnaya // BioNanoSci. - 2016. - DOI 10.1007/s12668-016-0249-2.

58. Khanna, A. Serratia marcescens - a rare opportunistic nosocomial pathogen and measures to limit its spread in hospitalized patients [Text] / A. Khanna, M. Khanna, A. Aggarwal // Journal of Clinical and Diagnostic Research. - 2013. -V. 7. - I. 2. - P. 243-246. doi: 10.7860/JCDR/2013/5010.2737.

59. Kim, S.B. Risk factors for mortality in patients with Serratia marcescens bacteremia [Text] / S.B. Kim, Y.D. Jeon, J.H. Kim, J.K. Kim, H.W. Ann, H. Choi, M.H. Kim, J.E. Song, J.Y. Ahn, S.J. Jeong, N.S. Ku, S.H. Han, J.Y. Choi, Y.G. Song, J.M. Kim // Yonsei Med J. - 2015. - V.56. - I.2. - P. 348-354. doi: 10.3349/ymj.2015.56.2.348.

60. Knight, D.B. Acinetobacter nosocomialis: Defining the Role of Efflux Pumps in Resistance to Antimicrobial Therapy, Surface Motility, and Biofilm Formation [Text] / D.B. Knight, S.D. Rudin, R.A. Bonomo, P.N. Rather // Frontiers in Microbiology. - 2018. - V. 9. - I. 1902. doi: 10.3389/fmicb.2018.01902.

61. Kobayashi, N. Novel macrolide-specific ABC-type efflux transporter in Escherichia coli [Text] / N. Kobayashi, K. Nishino, A. Yamaguchi // J. Bacteriol. -2001. - V. 183. - P. 5639-5644.

62. Kohanski, M.A. A common mechanism of cellular death induced by bactericidal antibiotics [Text] / M.A. Kohanski, D.J. Dwyer, B. Hayete, C.A. Lawrence, J.J. Collins // Cell. - 2007. - V. 130(5). - P. 797-810.

63. Krause, K.M. Aminoglycosides: An Overview [Text] / K.M. Krause, A.W. Serio, T.R. Kane, L.E. Connolly // Cold Spring Harbor perspectives in medicine. - 2016. - V.6. - I.6. - a027029. doi:10.1101/cshperspect.a027029.

64. Kumar, A. Cloning, sequencing, and characterization of the SdeAB multidrug efflux pump of Serratia marcescens [Text] /A. Kumar, E.A. Worobec// Antimicrob. Agents Chemother. - 2005. - V. 49. - P. 1495-1501.

65. Li, X.-Z., Nikaido, H. Efflux-Mediated Drug Resistance in Bacteria: an Update [Text] / X.-Z. Li, H. Nikaido // Drugs. - 2009. - V. 69. - №12. - P.1555-1623.

66. Li, X.-Z. The Challenge of Efflux-Mediated Antibiotic Resistance in Gram-Negative Bacteria [Text] / X.-Z. Li, P. Plesiat, H. Nikaido // Clinical Microbiology Reviews. - 2015. - V. 28(2). - P. 337-418.

67. Lin, M.F. Distribution of different efflux pump genes in clinical isolates of multidrug-resistant Acinetobacter baumannii and their correlation with antimicrobial resistance [Text] / M.F. Lin, Y.Y. Lin, C.C. Tu, C.Y. Lan // J. Microbiol. Immunol. Infect. - 2017. - V. 50. - P. 224-231.

68. Lin, Y.T. MacABCsm, an ABC-type tripartite efflux pump of Stenotrophomonas maltophilia involved in drug resistance, oxidative and envelope

stress tolerances and biofilm formation [Text] / Y.T. Lin, Y.W. Huang, R.S. Liou, Y.C. Chang, T.C. Yang // The Journal of antimicrobial chemotherapy. - 2014. -V. 69. - P. 3221-6.

69. Lin, Y.T. The SmeYZ efflux pump of Stenotrophomonas maltophilia contributes to drug resistance, virulence-related characteristics, and virulence in mice [Text] / Y.T. Lin, Y.W. Huang, S.J. Chen, C.W. Chang, T.C. Yang // Antimicrobial agents and chemotherapy. - 2015. - V. 59. - I. 7. - P. 4067-4073. doi:10.1128/AAC.00372-15.

70. Livermore, D.M. Interpretative reading: recognizing the unusual and inferring resistance mechanisms from resistance phenotypes [Text] / D.M. Livermore, T.G. Winstanley, K.P. Shannon // J. Antimicrob. Chemother. - 2001. - V. 48 (Suppl. 1). - P. 87-102.

71. Mahlen, S.D. Serratia infections: from military experiments to current practice [Text] / S.D. Mahlen // Clin. Microbiol. Rev. - 2011. - V. 24. - N.4. -P. 755-783.

72. Mardanova, A.M. Efflux Systems in Serratia marcescens [Text] / A.M. Mardanova, L.M. Bogomolnaya, Y.D. Romanova, M. R. Sharipova // Microbiology. - 2014. - V.83. - P. 3-14.

73. Maseda, H. Mutational upregulation of a resistance-nodulation-cell division-type multidrug efflux pump, SdeAB, upon exposure to a biocide, cetylpyridinium chloride, and antibiotic resistance in Serratia marcescens [Text] / H. Maseda, Y. Hashida, R. Konaka, A. Shirai, H. Kourai // Antimicrob. Agents Chemother. - 2009. - V. 53. - P. 5230-5235.

74. Matsuo, T. SmdAB, a heterodimeric ABC-type multidrug efflux pump, in Serratia marcescens [Text] / T. Matsuo, J. Chen, Y. Minato, W. Ogawa, T. Mizushima, T. Kuroda, T. Tsuchiya // J. Bacteriol. - 2008. - V. 190. - P. 648-654.

75. Meier, R. A calcium-gated lid and a large beta-roll sandwich are revealed by the crystal structure of extracellular lipase from Serratia marcescens

[Text] / R. Meier, T. Drepper, V. Svensson, K.-E. Jaeger, U. Baumann // The Journal of Biological Chemistry. - 2007. - V. 282. - P. 31477-31483. doi:10.1074/jbc.M704942200.

76. Memar, M. Y. [Text] / Antimicrobial use of reactive oxygen therapy: current insights // M. Y. Memar, R. Ghotaslou, M. Samiei, Adibkia K. // Infection and drug resistance. - 2018. - V. 11. - P. 567-576. doi:10.2147/IDR.S142397.

77. Merritt, J.H. Growing and analyzing static biofilms [Text] / J.H. Merritt, D.E. Kadouri, G.A. O'Toole // Current protocols in microbiology. - 2005. -V.1. - I. 1. - P. 1B.1-1B.1.17. doi:10.1002/9780471729259.mc01b01s00.

78. Mitrofanova, O. Effects of Bacillus Serine Proteases on the Bacterial Biofilms [Text] / O. Mitrofanova, A. Mardanova, V. Evtugyn, L. Bogomolnaya, M. Sharipova // BioMed research international. - 2017. - V. 2017. - Article ID 8525912. doi:10.1155/2017/8525912.

79. Nesme, J. Large-scale metagenomic-based study of antibiotic resistance in the environment [Text] / J. Nesme, S. Cecillon, T.O. Delmont, J.M. Monier, T.M. Vogel, P. Simonet // Current biology. - 2014. - V. 24. - P. 1096-1100.

80. Nguyen, G. T. Neutrophils to the ROScue: Mechanisms of NADPH Oxidase Activation and Bacterial Resistance [Text] / G.T. Nguyen, E.R. Green, J. Mecsas // J. Frontiers in cellular and infection microbiology. - 2017. - V.7. - P.373. doi:10.3389/fcimb.2017.00373.

81. Nishino, K. Regulation and physiological function of multidrug efflux pumps in Escherichia coli and Salmonella [Text] / K. Nishino, E. Nikaido, A. Yamaguchi// Biocem. Biophys. Acta. - 2009. - V. 1794. - N. 5.- P. 834-843.

82. Nishino, K. Virulence and drug resistance roles of multidrug efflux systems of Salmonella enterica serovar Typhimurium [Text] / K. Nishino, T. Latifi, E. A. Groisman // Mol. Microbiol. - 2006. - V. 59. - N. 1. - P. 126-141.

83. Noronha, M. F. Taxonomic and functional patterns across soil microbial communities of global biomes [Text] / M.F. Noronha, G.V. Lacerda Junior, J.A. Gilbert, V.M. Oliveira // The Science of the total environment. - 2017. - V. 609.

- P.1064-1074.

84. O'Rear, J. Mutations that impair swarming motility in Serratia marcescens 274 include but are not limited to those affecting chemotaxis or flagellar function [Text] / J. O'Rear, L. Alberti, R.M. Harshey // Journal of Bacteriology. -1992. - V.174. - I.19. - P. 6125-6137.

85. Ong, C. L. Molecular analysis of type 3 fimbrial genes from Escherichia coli, Klebsiella and Citrobacter species [Text] / C. L. Ong, S.A. Beatson, M. Totsika, C. Forestier, A.G. McEwan, M.A. Schembri // BMC microbiology. - 2010. - V. 10. -P. 183. doi: 10.1186/1471-2180-10-183.

86. Ostrowsky, B. E. Serratia marcescens bacteremia traced to an infused narcotic [Text] / B.E. Ostrowsky, C. Whitener, H.K. Bredenberg, L.A. Carson, S. Holt, L. Hutwagner, M.J. Arduino, W.R. Jarvis// N. Engl. J. Med.- 2002. - V. 346.

- P.1529-1537.

87. Pérez, A. Effect of transcriptional activators SoxS, RobA, and RamA on expression of multidrug efflux pump AcrAB-TolC in Enterobacter cloacae [Text] / A. Pérez, M. Poza, J. Aranda, C. Latasa, F.J. Medrano, M. Tomás, A. Romero, I. Lasa, G.Bou // Antimicrob Agents Chemother. - 2012. - V. 56. - I. 12. - P. 625666. doi: 10.1128/AAC.01085-12.

88. Pérez-Varela, M. Roles of efflux pumps from different superfamilies in the surface-associated motility and virulence of Acinetobacter baumannii ATCC 17978 [Text] / M. Pérez-Varela, J. Corral, J. Aranda, J. Barbé // Antimicrob Agents Chemother. - 2019. - V. 63. - I. 3. - e02190-18. doi: 10.1128/AAC.02190-18.

89. Petty, N. K. A generalized transducing phage (wIF3) for the genomically sequenced Serratia marcescens strain Db11: a tool for functional genomics of an

opportunistic human pathogen [Text] / N.K. Nicola, J. Ian Foulds, E. Pradel, J.J. Ewbank, G.P.C. Salmond // Microbiology. - 2006. - V. 152. - P. 1701-1708.

90. Putman, M. Molecular properties of bacterial multidrug transporters [Text] / M. Putman, H.W. van Veen, W.N. Konings // Microb. Mol. Biol. - 2000.-V. 64.- P. 672-693.

91. Rhen, M. Salmonella and Reactive Oxygen Species: A Love-Hate Relationship [Text] / M. Rhen // Journal of Innate Immunity. - 2019. - V. 11. -P. 216-226. doi: 10.1159/000496370.

92. Rodrigues, D. F., Elimelech, M. Role of type 1 fimbriae and mannose in the development of Escherichia coli K12 biofilm: from initial cell adhesion to biofilm formation [Text] / D. F. Rodrigues, M. Elimelech // Biofouling. - 2009. - V. 25. -I. 5. - P. 401-411. doi: 10.1080/08927010902833443.

93. Rosenberg, E. Y. Bile salts and fatty acids induce the expression of Escherichia coli AcrAB multidrug efflux pump through their interaction with Rob regulatory protein [Text] / E.Y. Rosenberg, D. Bertenthal, M.L. Nilles, K.P. Bertrand, H. Nikaido // Molecular Microbiology. - 2003. - V. 48. - P. 1609-1619.

94. Rouquette-Loughlin, C.E. Characterization of the MacA-MacB efflux system in Neisseria gonorrhoeae [Text] / C.E. Rouquette-Loughlin, J.T. Balthazar, W.M. Shafer // The Journal of antimicrobial chemotherapy. - 2005. - V. 56. -P. 856-860.

95. Rutala, W. A. Serratia marcescens nosocomial infections of the urinary tract associated with urine measuring containers and urinometers [Text] / W.A. Rutala, V.A. Kennedy, H.B. Loflin, F.A. Sarubbi Jr. // The American Journal of Medicine. - 1981. - V. 70. - I. 3. - P. 659-663. doi: 10.1016/0002-9343(81)90592-1.

96. Sambrook, J. Molecular Cloning [Text] / J. Sambrook, E.F. Fritsch, T. Maniatis // A laboratory Manual (2nd Edition). New York: Cold Spring Harbor Laboratory. - 1989.

97. Sandner-Miranda, L. The Genomic Basis of Intrinsic and Acquired Antibiotic Resistance in the Genus Serratia [Text] / L. Sandner-Miranda, P. Vinuesa, A. Cravioto, R. Morales-Espinosa // Frontiers in Microbiology. - 2018. - V. 9. -P. 828.

98. Santiviago, C.A. Analysis of pools of targeted Salmonella deletion mutants identifies novel genes affecting fitness during competitive infection in mice [Text] / C.A. Santiviago, M.M. Reynolds, S. Porwollik, S.H. Choi, F. Long, H.L. Andrews-Polymenis, M. McClelland // PLoS Pathog. - 2009. - V. 5. -P. e1000477.

99. Shahcheraghi, F. Molecular cloning and characterization of a multidrug efflux pump, SmfY, from Serratia marcescens [Text] / F. Shahcheraghi, Y. Minato, J. Chen, T. Mizushima, W. Ogawa, T. Kuroda, T. Tsuchiya // Biol. Pharm. Bull. -2007. - V. 30. - P. 798-800.

100. Shanks, R.M. Exploitation of a "hockey-puck" phenotype to identify pilus and biofilm regulators in Serratia marcescens through genetic analysis [Text] / R.M. Shanks, N.A. Stella, K.M. Brothers, D.M. Polaski // Canadian journal of microbiology. - 2016. - V.62. - I.1. - P. 83-93. doi:10.1139/cjm-2015-0566.

101. Shanks, R.M.Q. A Serratia marcescens PigP Homolog Controls Prodigiosin Biosynthesis, Swarming Motility and Hemolysis and Is Regulated by cAMP-CRP and HexS [Text] / R.M.Q. Shanks, R.M. Lahr, N.A. Stella, K.E. Arena, K.M. Brothers, D.H. Kwak, X. Liu, E.J. Kalivoda // PLOS ONE. - 2013. - V.8. - I.3. - e57634.

102. Stepanovic, S. Quantification of biofilm in microtiter plates: overview of testing conditions and practical recommendations for assessment of biofilm production by staphylococci [Text] / S. Stepanovic, D. Vukovic, V. Hola, G. Di Bonaventura, S. Djukic, I. Cirkovic, F. Ruzicka // APMIS. - 2007. - V. 115. - № 8. -P. 891-899.

103. Stock, I. Natural antibiotic susceptibility of strains of Serratia marcescens and the S. liquefaciens complex: S. liquefaciens sensu stricto, S. proteamaculans and S. grimesii [Text] / I. Stock, T. Grueger, B. Wiedemann // Int. J. Antimicrob. Agents. - 2003. - V. 22. - P. 35-47.

104. Stock, I. Natural antimicrobial susceptibilities of 'unusual' Serratia species: S. ficaria, S. fonticola, S. odorifera, S. plymuthica, and S. rubidaea [Text] / I. Stock, S. Burak, K. J. Sherwood, T. Grüger, B. Wiedemann // J. Antimicrob. Chemother. - 2003. - V. 51. - P. 865-885.

105. Struve, C. Identification of a conserved chromosomal region encoding Klebsiella pneumoniae type 1 and type 3 fimbriae and assessment of the role of fimbriae in pathogenicity [Text] / C. Struve, M. Bojer, K.A. Krogfelt // Infection and immunity. - 2009. - V. 77. - I.11. - P. 5016-5024. doi:10.1128/IAI.00585-09.

106. Sulavik, M. C. Antibiotic Susceptibility Profiles of Escherichia coli Strains Lacking Multidrug Efflux Pump Genes [Text] / M.C. Sulavik, C. Houseweart, C. Cramer, N. Jiwani, N. Murgolo, J. Greene, B. DiDomenico, K.J. Shaw, G.H. Miller, R. Hare, G. Shimer // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. - 2001. -V. 45(4). - P.1126-1136.

107. Sun, J. Bacterial multidrug efflux pumps: Mechanisms, physiology and pharmacological exploitations [Text] / J. Sun, Z. Deng, A. Yan // Biochemical and Biophysical Research Communications. - 2014. - V. 453. - P. 254-267.

108. Takagi, T. Isolation of a versatile Serratia marcescens mutant as a host and molecular cloning of the aspartase gene [Text] / T. Takagi, M. Kisumi // Journal of Bacteriology. - 1985. - V. 161. - N. 1. - P. 1-6.

109. Tapia-Pastrana, G. VirK is a periplasmic protein required for efficient secretion of plasmid-encoded toxin from enteroaggregative Escherichia coli [Text] / G. Tapia-Pastrana, L. Chavez-Dueñas, H. Lanz-Mendoza, K. Teter, F. Navarro-García // Infection and immunity. - 2012. - V. 80. - I. 7. - P. 2276-2285. doi:10.1128/IAI.00167-12.

110. Toba, S. Comprehensive analysis of resistance-nodulation-cell division superfamily (RND) efflux pumps from Serratia marcescens, Db10 [Text] / S. Toba, Y. Minato, Y. Kondo, K. Hoshikawa, S. Minagawa, S. Komaki, T. Kumagai, Y. Matoba, D. Morita, W. Ogawa, N. Gotoh, T. Tsuchiya, T. Kuroda // Scientific reports. - 2019. - V. 9. - №1. - P. 4854. D0I:10.1038/s41598-019-41237-7.

111. Turlin, E. Protoporphyrin (PPIX) efflux by the MacAB-TolC pump in Escherichia coli [Text] / E. Turlin, G. Heuck, M.I. Simöes Brandäo, N. Szili, J. R. Mellin, N. Lange, C. Wandersman // MicrobiologyOpen. - 2014. - V.3(6). - P. 849859.

112. U.S. Food and Drug Administration. FDA-recognized antimicrobial susceptibility test interpretive criteria: [site]. URL: https://www.fda.gov/Drugs/DevelopmentApprovalProcess/DevelopmentResources/uc m410971.htm (дата обращения 21.06.2018).

113. Uppal, S. Cyclic AMP receptor protein regulates cspD, a bacterial toxin gene, in Escherichia coli [Text] / S. Uppal, D.M. Shetty, N. Jawali // Journal of bacteriology. - 2014. - V. 196. - I. 8. - P. 1569-1577. doi:10.1128/JB.01476-13.

114. Uzzau, S. Epitope tagging of chromosomal genes in Salmonella [Text] / S. Uzzau, N. Figueroa-Bossi, S. Rubino, L. Bossi // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2001. - V. 98. - P. 1526415269.

115. Vahedi-Shahandashti, R. Antagonistic activities of some probiotic lactobacilli culture supernatant on Serratia marcescens swarming motility and antibiotic resistance [Text] / R. Vahedi-Shahandashti, R. Kasra-Kermanshahi, M. Shokouhfard, P. Ghadam, M.M. Feizabadi, S. Teimourian // Iranian Journal of Microbiology. - 2017. - V. 9(6). - P. 348-355.

116. Vallet-Gely, I. Association of hemolytic activity of Pseudomonas entomophila, a versatile soil bacterium, with cyclic lipopeptide production [Text] / I. Vallet-Gely, A. Novikov, L. Augusto, P. Liehl, G. Bolbach, M. Péchy-Tarr, P.

Cosson, C. Keel, M. Caroff, B. Lemaitre // Applied and environmental microbiology. - 2010. - V. 76. - P. 910-921.

117. Van Acker, H., Coenye, T. The Role of Efflux and Physiological Adaptation in Biofilm Tolerance and Resistance [Text] / H. Van Acker, T. Coenye // The Journal of Biological Chemistry. - 2016. - V. 291. - I. 24. - P. 12565-12572.

118. Varga, Z.G. Inhibition of quorum sensing and efflux pump system by trifluoromethyl ketone proton pump inhibitors [Text] / Z.G. Varga, A. Armada, P. Cerca, L. Amaral, M.A. Subki, M.A. Savka, E. Szegedi, M. Kawase, N. Motohashi, J. Molnar // In Vivo. - 2012. - V. 26. - I. 2. - P. 277-285.

119. Von Mentzer, A. Identification and characterization of the novel colonization factor CS30 based on whole genome sequencing in enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) [Text] / A. Von Mentzer, J. Tobias, G. Wiklund, S. Nordqvist, M. Aslett, G. Dougan, Ä. Sjöling, A.M. Svennerholm // Scientific reports. - 2017. - V. 7. - I.1. - P. 12514. doi:10.1038/s41598-017-12743-3.

120. Wentworth, B. B. Bacteriophage typing of the staphylococci [Text] / B. B. Wentworth // Bacteriol. Rev. - 1963. - V. 27. - P. 253-272.

121. WHO. The evolving threat of antimicrobial resistance: options for action. The World Health Organization Library Cataloguing-in-Publication Data -2013. - ISBN 978 92 4 450318 8.

122. World Health Organization: [site]. URL: http://www.euro.who.int/en/health-topics/disease-prevention/antimicrobial resistance/about-amr/amr-in-the-who-european-region (дата обращения 7.09.2018).

123. Xu, Y. Crystal Structure of the Periplasmic Region of MacB, a Noncanonic ABC Transporter [Text] / Y. Xu, S.-H. Sim, K. H. Nam, X. L. Jin, H.-M. Kim, K. Y. Hwang, K. Lee, N.-C. Ha // Biochemistry. - 2009. - V. 48 (23). -P. 5218-5225.

124. Yim, L. Naturally occurring motility-defective mutants of Salmonella enterica serovar Enteritidis isolated preferentially from nonhuman rather than human

sources [Text] / L. Yim, L. Betancor, A. Martinez, C. Bryant, D. Maskell, J.A. Chabalgoity // Applied and environmental microbiology. - 2011. - V. 77. - I. 21. -P. 7740-7748. doi:10.1128/AEM.05318-11.

125. Zhang, X. Control of the Escherichia coli rrnB P1 promoter strength by ppGpp [Text] / X. Zhang, H. Bremer // The Journal of biological chemistry. - 1995. -270. - P. 11181-9.

126. Zheng, J.X. Overexpression of OqxAB and MacAB efflux pumps contributes to eravacycline resistance and heteroresistance in clinical isolates of Klebsiella pneumoniae [Text] / J.X. Zheng, Z.W. Lin, X. Sun, W.H. Lin, Z. Chen, Y. Wu, G.B. Qi, Q.W. Deng, D. Qu, Z.J. Yu // Emerg Microbes Infect. - 2018. -V. 7. - I. 1. - P. 1-11. doi: 10.1038/s41426-018-0141-y.

127. Zhu, M. High Salt Cross-Protects Escherichia coli from Antibiotic Treatment through Increasing Efflux Pump Expression [Text] / M. Zhu, X. Dai // mSphere. - 2018. - V. 3(2). - e00095-18.