Роль тиоловых редокс-систем при действии экстремальных температур и антибиотиков у Escherichia coli тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.02.03, кандидат наук Лепехина, Елена Владимировна

• Лепехина, Елена Владимировна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Лепехина, Елена Владимировна

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ГЛАВА 1. ТИОЛОВЫЕ РЕДОКС-СИСТЕМЫ У Е. COLI

1.1. Редо кс-система глутатиона

1.1.1 Глутатион

1.1.2 Глутатионредуктаза

1.1.3 Глутаредоксины

1.2. Редокс-система тиоредоксина

1.2.1 Тиоредоксины

1.2.2 Тиоредоксинредуктаза

1.3. Функциональная связь между редокс-системами глутатиона и тиоредоксина

ГЛАВА 2. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС У БАКТЕРИЙ

2.1. Источники АФК и повреждения, вызываемые окислительным стрессом

2.2. Механизмы защиты от окислительного стресса

2.3. Адаптивный ответ на окислительный стресс

2.4. Роль тиоловых редокс-систем при окислительном стрессе

ГЛАВА 3. ДЕЙСТВИЕ АНТИБИОТИКОВ НА БАКТЕРИИ

3.1. Молекулярные механизмы действия антибиотиков

3.1.1 Ингибиторы процессов образования клеточной стенки бактерий

3.1.2 Ингибиторы процессов биосинтеза белка

3.1.3 Ингибиторы репликации и транскрипции ДНК и РНК

3.2. Гипотеза об окислительном стрессе как универсальном механизме бактерицидного действия антибиотиков

ГЛАВА 4. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ СТРЕССЫ У БАКТЕРИЙ

4.1. Тепловой стресс

4.1.1. Характерные изменения в клетке при повышении температуры

4.1.2. Адаптивный ответ на тепловой стресс

4.1.2.1. Белки теплового шока

4.1.2.2 Регуляция ответа на тепловой шок

4.1.3. Роль тиоловых редокс-систем и экспрессии антиоксидантных генов при тепловом стрессе

4.2. Холодовой стресс

4.2.1. Характерные изменения в клетке при резком понижении температуры

4.2.2. Белки холодового шока

4.2.3. Роль тиоловых редокс-систем и экспрессии антиоксидантных генов при холодовом стрессе

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 5. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Бактериальные штаммы

5.2. Питательная среда и условия культивирования

5.3. Определение устойчивости бактерий к стрессовым воздействиям

5.4. Определение способности к образованию биопленок

5.5. Определение подвижности бактерий

5.6. Измерение внутри- и внеклеточной концентрации глутатиона

5.7. Определение уровня дисульфидов в белках

5.8. Определение концентрации перекиси водорода

5.9. Определение активности гидропероксидаз HPI и HPII

5.10. Определение экспрессии антиоксидантных генов (по активности Р-галактозидазы)

5.11. Статистическая обработка полученных результатов

5.12. Материалы

ГЛАВА 6. ХАРАКТЕРИСТИКА БАКТЕРИЙ ESCHERICHIA COLI, МУТАНТНЫХ ПО

ТИОЛОВЫМ РЕДОКС-СИСТЕМАМ

6.1. Рост и выживаемость бактерий

6.2. Способность к образованию биопленок

6.3. Подвижность бактерий

6.4. Концентрация внутри- и внеклеточного глутатиона

6.5. Уровень тиолов и дисульфидов в белках

6.6. Концентрация пероксида водорода в культуральной среде

6.7. Активность гидропероксидаз HPI и HPII

6.8. Экспрессия генов katG и sodA

6.9. Устойчивость бактерий к пероксидному стрессу

ГЛАВА 7. РОЛЬ ТИОЛОВЫХ РЕДОКС-СИСТЕМ В ОТВЕТЕ БАКТЕРИЙ ESCHERICHIA

COLI НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ СТРЕССЫ

7.1. Рост и выживаемость бактерий при температурных стрессах

7.2. Влияние температуры культивирования на способность к образованию биопленок

7.3. Продукция пероксида водорода при температурных стрессах

7.4. Экспрессия антиокисдантных генов при температурных стрессах

ГЛАВА 8. РОЛЬ ТИОЛОВЫХ РЕДОКС-СИСТЕМ В ОТВЕТЕ БАКТЕРИЙ ESCHERICHIA

COLI НА ДЕЙСТВИЕ АНТИБИОТИКОВ

8.1. Минимальные ингибирующие концентрации антибиотиков

8.2. Рост и выживаемость бактерий при действии антибиотиков

8.3. Влияние искусственных изменений уровня глутатиона внутри и снаружи клеток на устойчивость Е. coli к различным антибиотикам

8.4. Комбинированное действие антибиотиков и температурных стрессов

8.5. Способность к образованию биопленок в присутствии антибиотиков

8.6. Влияние экзогенных антиоксидантов на способность к образованию биопленок

ОБСУЖДЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АДФ

АТФ

АФК

КОЕ

м.в

НАДН

НАД+

НАДФН

НАДФ+

OD боо •• • оптическая плотность (optical density) при длине волны 600 нанометров

ФАД

ЭДТА

DTNB

GOR

GSH

GSSG

HPI

HPII

NEM

OxyR

SOD

SoxRS

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Роль тиоловых редокс-систем при действии экстремальных температур и антибиотиков у Escherichia coli»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Широкое распространение штаммов патогенных микроорганизмов, устойчивых к лечебным препаратам, привело к резкому снижению эффективности терапии инфекционных болезней. Поиск новых антибиотиков требует более глубоких исследований адаптационных реакций клетки на вызванный антибактериальными препаратами стресс с целью обнаружения новых внутриклеточных мишеней. Наряду с этим все большее внимание уделяется исследованию условий, модифицирующих действие антибиотиков.

В последнее время в научной литературе разгорелась дискуссия, касающаяся механизмов бактерицидного действия антибиотиков. М.А. Kohanski и ряд других исследователей представили доказательства в пользу того, что наряду с влиянием на специфические молекулярные мишени бактерицидные антибиотики стимулируют образование активных форм кислорода (АФК) и развитие окислительного стресса, который является общим механизмом убивания бактерий [Kohanski et al., 2007, Kohanski et al., 2008, Yeom et al., 2010, Foti et al., 2012]. Это открытие вызвало широкий резонанс, поскольку могло дать толчок к поиску новых путей повышения эффективности антибактериальных препаратов. Однако позже появились публикации, опровергающие эту гипотезу и указывающие на то, что активные формы кислорода не участвуют в гибели клеток, вызванной антибиотиками [Liu and Imlay, 2013, Keren et al., 2013]. В недавней работе J.J. Collins с соавторами [Dwyer et al., 2014] вновь выступили в поддержку своей гипотезы о вкладе редокс-стресса в механизм убивания бактерий при действии антибиотиков. В качестве аргументов приводятся результаты экспериментов, указывающие на повышение внутриклеточной концентрации пероксида водорода и экспрессии антиоксидантных генов при воздействии антибиотиками. Было также показано, что сверхэкспрессия каталазы или фермента репарации ДНК (MutS) и предобработка антиоксидантами

(глутатион, аскорбат) снижают летальность, свидетельствуя о вкладе АФК в убивание бактерий антибиотиками.

Ранее было обнаружено, что у бактерий резкие изменения температуры культивирования сопровождаются окислительным стрессом, и в поддержании нормальной жизнедеятельности бактерий в этих условиях существенную роль играют тиоловые редокс-системы [Lee et al., 1983, Benov and Fridovich, 1995, Смирнова с соавт., 2001, Smirnova et al., 2007]. Внутриклеточные тиоловые редокс-системы у бактерий Escherichia coli включают системы глутатиона (GSH, глутатионредуктаза и глутаредоксины) и тиоредоксина (тиоредоксины и тиоредоксинредуктаза). Эти редокс-системы обеспечивают поддержание восстановленного состояния SH-групп в различных белках, многие из которых являются важными ферментами, сенсорными или регуляторными факторами, и прямо или косвенно участвуют в ответе на окислительный стресс [Октябрьский, Смирнова, 2007].

Следовательно, если окислительный стресс действительно включен в механизм индуцированной антибиотиками клеточной смерти, дефекты тиоловых редокс-систем, связанные с мутациями, также как изменения редокс-статуса клеток при температурных стрессах, должны существенным образом влиять на чувствительность бактерий к антибиотикам в этих условиях.

Исследование действия антибиотиков на бактерии с мутациями по тиоловым редокс-системам при экстремальных температурах, то есть в условиях, когда продукция активных форм кислорода повышена, а антиоксидантная защита повреждена, является перспективным направлением в изучении молекулярных механизмов летальности антибиотиков.

Цель настоящего исследования - изучение роли тиоловых редокс-систем при действии экстремальных температур и антибиотиков у Escherichia coli.

Основные задачи исследования: 1. Изучить влияние мутаций по основным компонентам тиоловых редокс-систем на рост, способность к биопленкообразованию, редокс-статус клетки, активность антиоксидантных ферментов и экспрессию

антиоксидантных генов при оптимальной температуре роста бактерий и при температурных стрессах.

2. Исследовать влияние мутаций по генам, кодирующим основные компоненты тиоловых редокс-систем, на устойчивость Е. coli к антибиотикам различной природы при оптимальной температуре роста и в комбинации с действием экстремальных температур.

3. Изучить влияние искусственных изменений уровней тиолов в культуральной среде и в клетках (за счет внесения в среду глутатиона, его предшественников и SH-реагентов) на адаптацию бактерий к антибиотикам.

Научная новизна.

Впервые для исследования влияния редокс-статуса Е. coli на их антибиотикорезистентность использован изогенный ряд мутантов по тиоловым редокс-системам с широким спектром антиоксидантных свойств.

В ходе выполнения работы впервые установлено, что зависимость чувствительности бактерий к антибиотикам от температуры в диапазоне от 20°С до 46°С имеет вид V-образной кривой с максимумом чувствительности при 44°С для ципрофлоксацина и 40°С для ампициллина и стрептомицина. В культурах родительского штамма вид кривой не зависел от природы антибиотика и был тесно связан с изменением скорости роста бактерий при разных температурах культивирования. Максимум чувствительности бактерий к антибиотикам приходился на область температур, соответствующих наиболее высоким скоростям роста.

Впервые показано, что мутации по компонентам тиоловых редокс-систем существенным образом влияют на чувствительность бактерий к антибиотикам. Характер влияния зависел от природы мутации, вида антибиотика и температуры культивирования и в значительной мере определялся скоростью роста бактерий.

Впервые установлено, что мутации по компонентам тиоловых редокс-систем модифицируют способность бактерий к образованию биопленок, изменяя

интенсивность биопленкообразования, его зависимость от температуры и устойчивость к антибиотикам.

Теоретическая и практическая значимость работы.

С использованием мутантов по компонентам тиоловых редокс-систем и экзогенных добавок, модулирующих редокс-статус клетки, получены новые данные о роли изменений редокс-статуса в устойчивости Е. coli к антибиотикам. Эти данные вносят вклад в понимание механизмов убивания бактерий антибиотиками и могут быть использованы для повышения эффективности антибактериальных препаратов.

Исследование комбинированного действия антибиотиков и различных ростовых температур позволило определить температурную зону максимальной чувствительности бактерий к антибиотикам с различными внутриклеточными мишенями.

Большой теоретический и практический интерес представляет обнаружение влияния тиоловых редокс-систем на формирование биопленок, чрезвычайная устойчивость которых к повреждающим факторам внешней среды и антибиотикам составляет существенную медицинскую и техническую проблему.

Методология и методы исследования

При выполнении исследований использовалась библиотека делеционных мутантов Escherichia coli (Keio collection). На ее основе методами трансформации плазмид и трансдукции с фагом PI в Лаборатории физиологии и генетики микроорганизмов были сконструированы двойные мутанты и штаммы, содержащие одновременно соответствующие мутации и слияния промоторов генов katG и sod А со структурным геном lacZ, кодирующем ß-галактозидазу. Для анализа продукции Н2О2 применяли чувствительный флуоресцентный метод. Восстановленный и окисленный глутатион определяли высоко специфическим методом с глутатионредуктазой. Уровень дисульфидных связей в белках и активность каталаз измеряли спектрофотометрическими методами. Экспрессию генов изучали, определяя активность ß-галактозидазы в штаммах, несущих слияния с геном lacZ. Рост и выживаемость бактерий контролировали

традиционными методами измерения ODöoo и высева на твердые среды. Способность бактерий к образованию биопленок исследовали в 96-луночных полистирольных планшетах с использованием микропланшетного спектрофотометра xMark Bio-Rad (США). Применяемые методы адекватны поставленным задачам и соответствуют мировому уровню.

Положения, выносимые на защиту:

1. Используемые в работе мутанты Е. coli по компонентам тиоловых редокс-систем имеют резко выраженные различия в содержании глутатиона, уровне индукции антиоксидантных генов и ферментов и устойчивости к пероксидному стрессу.

2. Модуляция редокс-статуса клеток вследствие мутаций по компонентам тиоловых редокс-систем или путем искусственных добавок тиолов и SH-реагентов приводит к изменениям антибиотикорезистентности, характер которых в значительной мере определяется изменениями скорости роста бактерий.

3. Комбинированное действие экстремальных температур и антибиотиков способствует повышению антибиотикорезистентности всех изученных штаммов Е. coli, что, по-видимому, связано со снижением скорости роста в условиях температурного стресса.

4. Мутации по компонентам тиоловых редокс-систем модифицируют способность бактерий к образованию биопленок, изменяя интенсивность биопленкообразования, его зависимость от температуры и устойчивость к антибиотикам.

Степень достоверности и апробация результатов: Материалы диссертации были представлены на Региональной научно-практической конференции студентов и молодых ученых, «Химия, экология, биотехнология» (Пермь, 2013), VII Всероссийском Конгрессе молодых биологов «Симбиоз-Россия-2014» (Екатеринбург, 2014).

По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, в том числе 2 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах печатного текста, иллюстрирована 36 рисунками и 13 таблицами; состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, трех глав собственных исследований, обсуждения, заключения и выводов. Список литературы включает 216 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Связь работы с научными программами и собственный вклад автора.

Работа выполнена в лаборатории физиологии и генетики микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН в соответствии с планом НИР Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН и является частью исследований, проводимых по теме «Молекулярные механизмы адаптации микроорганизмов к факторам среды» (номер госрегистрации 01201353249). Исследования поддержаны грантом Программы МКБ Президиума РАН №12-П-4-1013 «Роль изменений редокс-статуса среды и периплазмы во внутри- и межклеточной сигнализации при стрессах у бактерий» и грантом РФФИ-Урал №13-04-96039 «Роль тиоловых редокс-систем при комбинированном действии экстремальных температур и антибиотиков у бактерий Escherichia coli».

Научные положения и выводы диссертации базируются на результатах собственных исследований автора.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ГЛАВА 1. ТИОЛОВЫЕ РЕДОКС-СИСТЕМЫ У Е. COLI

Одним из условий нормальной жизнедеятельности клеток является поддержание определенного редокс-состояния в цитоплазме, в связи с тем, что большое число реакций, протекающих в клетках, сопряжено с переносом окислительно-восстановительных эквивалентов. Сдвиги внутриклеточного редокс-статуса, индуцированные наружными или внутриклеточными стимулами, модулируются буферной редокс-ситемой глутатиона, которая включает сам глутатион (GSH), глутаредоксины (Grx) и глутатионоксидоредуктазу (GOR). Наряду с редокс-системой глутатиона важную роль в поддержании тиол-дисульфидного статуса белков играет редокс-система тиоредоксина, включающая тиоредоксины 1 и 2 (Тгх) и тиоредоксинредуктазу (TR). Редокс-системы глутатиона и тиоредоксина функционируют в клетках одновременно, дополняя и дублируя друг друга.

1.1. Редокс-система глутатиона 1.1.1 Глутатион

Глутатион представляет собой трипептид (L-у-глутамил-Ь-цистеинилглицин) с молекулярной массой 307 Да. При физиологических значениях pH имеет две отрицательно заряженные карбоксильные группы и положительно заряженную аминогруппу. Уникальной особенностью GSH является наличие у-глутамильной связи, которая защищает трипептид от деградации внутриклеточными пептидазами, и свободной сульфгидрильной (SH-) группы, служащей донором электронов. Одноэлектронная реакция GSH со свободными радикалами приводит к образованию тиильного радикала GS',

который при димеризации с другим GS' радикалом дает дисульфид глутатиона GSSG [Mannervik et al., 1989].

Вторым типом окислительно-восстановительных реакций с участием глутатиона являются реакции тиол-дисульфидного обмена, играющие центральную роль при образовании смешанных дисульфидов с белками (GSSR) [Kosower and Kosower, 1978].

В реакциях третьего типа происходит двухэлектронное окисление с образованием интермедиата, который затем реагирует со второй молекулой, идентичной или отличной от первой. При этом в первом случае образуется дисульфид глутатиона (GSSG), а во втором - смешанный дисульфид. Например, восстановление перекиси водорода, происходящее с участием глутатионпероксидазы [Cohen and Hochstein, 1963]:

2GSH + Н2О2 GSSG + H2O

Глутатион является главным редокс-буфером, поскольку в клетке он присутствует, в основном, в восстановленной форме в высоких концентрациях до 10 мМ [Fahey et al., 1978, Romero and Canada, 1991]. Количество окисленной формы глутатиона на 1-2 порядка ниже, вследствие этого, отношение GSH/GSSG остается довольно высоким [Meister and Anderson, 1983, Смирнова с соавт., 2000]. Восстановление дисульфидных связей в белках глутатионом чаще всего является энзиматическим процессом и происходит при участии глутаредоксинов. Образующийся при этом дисульфид глутатиона восстанавливается глутатионредуктазой. Поэтому редокс-система глутатиона, кроме него самого, включает глутаредоксины и глутатионредуктазу.

1.1.2 Глутатионредуктаза

GOR принадлежит к семейству флавоферментов пиридиннуклеотид-дисульфидоксидоредуктаз и катализирует реакцию переноса восстановительных эквивалентов от НАДФН на GSSG [Schirmer et al., 1989].

NADPH + GSSG + H+ 2GSH + NADP

Бактериальная глутатионредуктаза является димером, состоящим из двух одинаковых субъединиц с молекулярным весом 55000 и имеет высокую гомологию с ферментом из клеток человека [Greer and Perham, 1986]. Глутатионредуктазу клеток Е. coli кодирует ген gor. У мутантов, имеющих делеции по этому гену, сохраняется способность к росту на богатых и бедных средах в жидкой культуре и на чашках с агаром [Davis et al., 1982].

Поскольку мутанты по gor поддерживают высокий пул восстановленного глутатиона, вероятно наличие альтернативного пути для восстановления GSSG, независимого от GOR, например глутаредоксиновая или тиоредоксиновая системы [Tuggle and Fuchs, 1985; Rüssel and Holmgren, 1988].

В клетках Е. coli GOR относят к антиоксидантным ферментам, поскольку ее активность регулируется транскрипционным фактором OxyR [Michan et al., 1999]. Кроме того, показано, что в клетках Е. coli глутатионредуктаза находится под OxyR-независимым контролем альтернативной субъединицы РНК-полимеразы gs (RpoS) [Becker-Hapak and Eisenstark, 1995]. Под контролем RpoS находится более 70 генов, обеспечивающих устойчивость к окислительному стрессу, тепловому шоку, повышенной осмолярности, низкому pH и другим воздействиям [Hengge-Aronis, 2002]. Таким образом, GOR в клетках Е. coli включена в глобальную регуляторную сеть, обеспечивающую адаптацию бактерий к различным стрессовым условиям.

1.1.3 Глутаредоксины

Одной из главных функций глутаредоксинов является восстановление дисульфидных связей в системе, сопряженной с GSH, НАДФН и глутатионредуктазой [Holmgren and Aslund, 1995]. В этом процессе используется два каталитических механизма. В дитиоловом механизме участвуют соседние цистеиновые остатки активного центра глутаредоксина [Bushweller et al., 1992].

R-S2 + Grx-(SH)2 R-(SH)2 + Grx-S2

Grx-S2 + 2 GSH -> Grx-(SH)2 + GSSG

По альтернативному монотиоловому механизму могут восстанавливаться только смешанные дисульфиды [Bushweiler et al., 1992]:

R-S-SG + Grx-(SH)2 R-SH + Grx-S-SG

Grx-S-SG + GSH Grx-(SH)2 + GSSG,

где R-S-SG - смешанный дисульфид с глутатионом [Holmgren et al., 2005].

Глутатионредуктаза при помощи восстановительных эквивалентов от НАДФН в дальнейшем восстанавливает глутатион, выступающий в этих реакциях в качестве донора.

Глутаредоксин (Grx) впервые обнаружили в штаммах Е. coli, мутантных по тиоредоксину, в качестве глутатион-зависимого донора водорода для рибонуклеотидредуктазы [Holmgren, 1976]. Бактерии Е. coli содержат глутаредоксины Grxl, Grx2 и Grx3, кодируемые соответственно генами grx A, grxB и grxC [Aslund et al., 1994]. Активные центры глутаредоксинов содержат сходную аминокислотную последовательность-Cys-Pro-Tyr-Cys- [billig et al., 2008].

Глутаредоксин 1 состоит из 85 аминокислотных остатков [Hoog et al., 1983]. Третичные структуры Grxl и тиоредоксинов сходны, однако существенно отличаются по аминокислотному составу [Xia et al., 1992]. Согласно

иммунохимическому анализу, глутаредоксин занимает периферию клетки [Nygren et al., 1981]. Экспрессия grxA находится под контролем транскрипционного фактора OxyR [Zheng et al., 2001]. Глутаредоксин 1 является эффективным донором водорода для рибонуклеотидредуктазы и PAPS-редуктазы [Holmgren, 1979]

Глутаредоксин 2 и глутаредоксин 3 были выделены из двойных мутантов по grxA и trxA [Aslund et al., 1994]. Глутаредоксин 2 состоит из 215 аминокислот, его структура напоминает структуру глутатион-8-трансфераз [Vlamis-Gardikas et al., 1997]. Внутриклеточный пул Grx2 составляет 1% от общего содержания белка [Shi et al., 2000]. Концентрация глутаредоксина 2 в три раза выше в стационарной фазе, чем в растущей культуре, а уровень экспрессии grxB регулируется gs-субъединицей РНК-полимеразы (RpoS) и гуанозин-3\5'-тетрафосфатом (ppGpp) [Potamitou et al., 2002b]. Активность Grx2 в качестве донора восстановительных эквивалентов в 100 раз выше, чем у остальных глутаредоксинов [Shi et al., 1999].

Grx3 имеет сходную третичную структуру с Grxl и 33% идентичных аминокислот. Grx3 передает восстановительные эквиваленты на рибонуклеотидредуктазу in vitro [Aslund et al., 1996].

Клетки E. coli, имеющие мутации по каждому из глутаредоксинов в отдельности и по всем трем глутаредоксинам вместе, сохраняют способность к росту на богатых и минимальных средах [Russel and Holmgren, 1988; Prinz et al., 1997].

Показано, что глутаредоксины играют определенную роль в защите клеток Е. coli от окислительного стресса. В клетках Е. coli Grxl участвует в восстановлении транскрипционного фактора OxyR [Zheng et al., 1998; Aslund et al., 1999]. Отсутствие Grx2 и Grx3 приводит к повышению степени карбонилирования белков после обработки клеток перекисью водорода [Vlamis-Gardikas et al., 2002]. Об антиоксидантных свойствах свидетельствует возрастание уровней всех трех глутаредоксинов в штамме, дефицитном по каталазной активности (KatE, KatG).

1.2. Редокс-система тиоредоксина 1.2.1 Тиоредоксины

Тиоредоксин представляет собой небольшой белок, имеющий длину от 105 до 110 аминокислот [Eklund et al., 1991]. Все тиоредоксины имеют одинаковую трехмерную структуру, которая состоит из трех а-спиралей и четырех складчатых ß-структур. Активный центр Cys-Gly-Pro-Cys локализован на петле, соединяющей первую ß-структуру с первой а-спиралью [Dyson et al., 1989; Martin, 1995].

Тиоредоксин 1 кодируется геном trxA. Он служит донором электронов для рибонуклеотидредуктазы, 3 '-фосфоаденилсульфатредуктазы (PAPS) и метионинсульфоксидредуктазы [Gleason and Holmgren, 1988]. Тиоредоксин локализован на бактериальной мембране и в области нуклеоида, большая его часть сосредоточена в сайтах адгезии между внутренней и наружной мембранами Е. coli [Nygren et al., 1981, Bayer et al., 1987].

Тиоредоксин 2 кодируется геном trxC, восстанавливает рибонуклеотидредуктазу и PAPS-редуктазу in vitro [billig et al., 1999]. Содержание в клетке тиоредоксина 1 в десять раз выше, чем тиоредоксина 2. Аминокислотная последовательность двух тиоредоксинов совпадает на 38%. У тиоредоксина 2 обнаружена N-концевая последовательность из 30 аминокислот, которая включает в себя мотив C-X-X-C-Xiô-C-X-X-C. Предполагают, что эта последовательность обеспечивает термостабильность или участвует в активации шаперона теплового шока Hsp33 [Burlacu-Miron et al., 1998, Jakob et al., 2000].

1.2.2 Тиоредоксинредуктаза

В восстановлении окисленного тиоредоксина участвует тиоредоксинредуктаза [Williams, 1995]. Тиоредоксинредуктаза является ферментом с молекулярным весом 70000, состоящая из двух идентичных субъединиц, каждая из которых связывает молекулу ФАД. В отличие от

остальных флавопротеидов, тиоредоксинредуктаза содержит в активном центре только два аминокислотных остатка между цистеинами вместо четырех и проявляет слабую консервативность последовательности аминокислот в области активного центра фермента [Russel and Model, 1988]. При структурном анализе тиоредоксинредуктазы из Е. coli выявлены значительные конформационные изменения, связанные с переносом восстановительных эквивалентов с домена, связывающего НАДФН, на домен, содержащий дисульфид [Lennon et al., 2000].

Несмотря на важную роль тиоредоксина в метаболизме Е. coli, при делеции гена, кодирующего тиоредоксин 1 (trxA), не происходит существенного изменения фенотипа [Russel and Model, 1985].

1.3.Функциональная связь между редокс-системами глутатиона и

тиоредоксина

Системы глутатиона и тиоредоксина считаются параллельными редокс-ситемами клетки, не обменивающимися восстановительными эквивалентами [Das and White, 2002]. Однако при наличии дефектов в той или иной системе, они по функциям могут дублировать друг друга. В связи с этим делеция компонентов одной из систем часто никак не проявляется фенотипически, и только множественные мутации, затрагивающие обе системы, ведут к существенным нарушениям метаболизма. Глутаредоксин или тиоредоксин необходимы для восстановления сульфата в сульфит с помощью PAPS-редуктазы, поэтому двойные мутанты grxAtrxA теряют способность ассимилировать сульфат. В связи с этим в данном штамме происходит резкое снижение уровня глутатиона со сдвигом редокс-статуса в сторону окисленной формы [Miranda-Vizuete et al., 1996]. У двойных мутантов gshAtrxA повышена также индукция рибонуклеотидредуктазы и Grxl (в 55 раз выше, чем в клетках дикого типа).

Показана обратная корреляция между уровнями глутаредоксина и тиоредоксина при относительно стабильном содержании других редоксинов. Вероятнее всего глутаредоксин 1 и тиоредоксин 1 имеют перекрывающиеся

специфические функции, связанные с восстановлением рибонуклеотидредуктазы [Potamitou et al., 2002а].

Наряду с глутатионом тиоредоксины и глутаредоксины участвуют в создании общих восстановительных условий в цитоплазме, что было подтверждено в экспериментах с лишенной сигнальной последовательности щелочной фосфатазой [Derman et al., 1993].

Экспрессия глутаредоксинов и тиоредоксинов индуцируется в условиях окислительного стресса при нарушении редокс-равновесия в клетке [Prieto-Alamo et al., 2000, Potamitou et al., 2002а]. При этом была показана устойчивость штаммов, лишенных всех тиоредоксинов, к окислительному стрессу. Вероятно, в отсутствии тиоредоксинов происходит образование дисульфидных связей в белке OxyR, что приводит к активации других антиоксидантных систем клетки, таких как AhpC и каталаза, имеющих более высокую способность удалять пероксид водорода [Ritz et al., 2000]. Таким образом, система тиоредоксина не является необходимой для защиты от окислительного стресса в клетках Е. coli, однако критична для сохранения клеточного белкового дисульфид/дитиолового редокс контроля [Lu and Holmgren, 2014].

ГЛАВА 2. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС У БАКТЕРИЙ

2.1. Источники АФК и повреждения, вызываемые окислительным

стрессом

Продукция активных форм кислорода (АФК) является неизбежным следствием аэробного существования живых систем. Около 90% таких АФК как супероксидный радикал, пероксид водорода, гидроксильный радикал продуцируются в качестве побочных продуктов электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) в процессе окислительного фосфолирирования [González-Flecha and Demple, 1995]; кроме того, возникновение АФК в клетках является следствием воздействия конкурирующих микроорганизмов и внешних окислительно-восстановительных реакций [Imlay, 2008]. На верхней части схемы отображено четырех-электронное восстановление молекулы кислорода в ЭТЦ (Рис. 1). На нижней части схемы показано последовательное присоединение по одному электрону к молекуле кислорода с образованием промежуточных продуктов -АФК - супероксидный радикал, пероксид водорода, гидроксильный радикал. В конце концов, частично восстановленные формы кислорода могут принимать четвертый электрон и совместно с двумя протонами образовывать молекулу воды.

4ё

4Н+

2Н20

02 нУ

н+

02' —V н2°2 —- он + 'ОН

2Н

Рис. 1. [ЬизЬсЬак, 2011]. Различные пути восстановления кислорода в биологических системах.

АФК воздействуют на все биологические макромолекулы: ДНК, РНК, белки и липиды. В результате разрывов цепи ДНК и модификации азотистых оснований и углеводных остатков нарушается и полностью блокируется репликация [81ез,

1993]. Известно более 20 продуктов распада окисленной ДНК, таких как 7,8-дигидро-8-оксогуанин (8-oxo-G), 1,2-дигидро-2-оксоаденин (2-охо-А), гидроксиметилмочевина, мочевина, тиминовые гликоли, тимин и другие [Farr, 1991, Shigenaga, 1991, Dizdaroglu, 1992]. В основе повреждающего действия пероксида водорода лежит реакция прямого окисления несвязанных внутриклеточных ионов восстановленного железа, частично ассоциированных с молекулой ДНК, приводящая к образованию высокореактивного ОН- (реакция Фентона) [Imlay and Linn, 1988, Henle et al., 1999].

Н202 + Fe2+ + H+ OH + H20 + Fe3+

Образующийся в ходе реакции гидроксильный радикал является короткоживущим и чрезвычайно активным, вследствие чего реагирует возле сайта своего образования [Park et al., 2005, Lushchak, 2011]. Для продолжения реакции необходимо восстановление окисленного железа. Предполагается, что донорами электронов служат тиолы, НАД(Ф)Н, свободные восстановленные флавины [Rowley and Halliwell, 1982, Woodmansee and Imlay, 2002]. Суперокидный радикал способен напрямую восстанавливать трехвалентное железо [Henle and Linn, 1997].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лепехина, Елена Владимировна, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Алехин Е.К. Как действуют антибиотики / Е.К. Алехин // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6. - № 4. - С. 19-23.

2. Баснакьян И.А. Стресс у бактерий. - М. - 2003. - 136с.

3. Головлев Е.Л. Реакция бактериальных клеток на холодовой шок на уровне динамики хромосомы, транскрипции и трансляции / Е.Л. Головлев // Микробиология. - 2003. - Т. 72. - № 1. - С. 5-13.

4. Желдакова Р.А. Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов. - Мн.: БГУ. - 2004. - 111с.

5. Ленгелер И. Современная микробиология: Прокариоты: В 2х томах: Т.2. -М.:Мир.-2005.-493с.

6. Лущак В.И. Окислительный стресс и механизмы защиты от него у бактерий / В.И. Лущак // Биохимия. - 2001. - Т. 66. - С. 592-609.

7. Николаев Ю.А. Биопленка - «Город микробов» или аналог многоклеточного организма? / Ю.А. Николаев, В.К. Плакунов // Микробиология. - 2007. - Т.76. - С. 149-163.

8. Николаев Ю.А. Роль алкилоксибензолов в адаптации бактерий к неблагоприятным условиям роста / Ю.А. Николаев, И.А. Борзенков, А.Л. Тарасов, Н.Г. Лойко, А.Н. Козлова, В.Ф. Гальченко, Г.И. Эль-Регистан // Микробиология. -2010. - Т.79. - С.760-766.

9. Октябрьский О.Н. Роль тиоловых редокс-систем в отклике бактерий Escherichia coli на пероксидный стресс / О.Н. Октябрьский, Н.Г. Музыка, В.Ю. Ушаков, Г.В. Смирнова // Микробиология. - 2007. - Т. 76. - С. 1-7.

10. Сидоренко С.В. Бета-лактамные антибиотики [Электронный ресурс] / С.В. Сидоренко, С.В. Яковлев // Русский медицинский журнал. - 1997. — Т. 5. - № 21. — Режим доступа: http://www.rmj.ru/articles_2892.htm

11. Смирнова Г.В. Роль антиоксидантных систем в отклике бактерий Escherichia coli на тепловой шок / Г.В. Смирнова, О.Н. Закирова, О.Н. Октябрьский // Микробиология. - 2001. - Т. 70. - С. 595-601.

12. Смирнова Г.В. Роль антиоксидантных систем в отклике бактерий Escherichia coli на холодовой стресс / Г.В. Смирнова, О.Н. Закирова, О.Н. Октябрьский // Микробиология. - 2001. - Т. 70. - С. 55-60.

13. Терешина В.М. Состав мембранных липидов и углеводов цитозоля в условиях теплового шока у Aspergillus niger! В.М. Терешина, А.С. Меморская, Е.Р. Котлова, Е.П. Феофилова // Микробиология. - 2010. - Т. 79. - № 1. - С. 45-51.

14. Ткаченко А.Г. Молекулярные механизмы стрессорных ответов у микроорганизмов. Екатеринбург: УрО РАН, 2012. - 268с.

15. Albesa I. Oxidative stress involved in the antibacterial action of different antibiotics // I. Albesa, M.C. Becerra, P.C. Battan, P.L. Paez // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2004. - V. 317. - P. 605-609.

16. Aldsworth T.G. Bacterial suicide through stress / T.G. Aldsworth, R.I. Sharman, C.E. Dodd // Cell. Mol. Life Sci. - 1999. - V. 56. - P. 378-383.

17. Al-Nabulsi A.A. Impact of environmental stress desiccation, acidity, alkalinity, heat or cold on antibiotic susceptibility of Cronobacter sakazakii II Anas A. Al-Nabulsi, Т. M. Osaili, N.A. Elabedeen, Z.W. Jaradat, R.R. Shaker, K.A. Kheirallah, Y.H. Tarazi, R.A. Holley // Int. J. Food Microbiol. - 2011. - V. 146. - P. 137-143.

18. Arsene F. The heat shock response of Escherichia coli / F. Arsene, T. Tomoyasu, B. Bukau // Int. J. Food Microbiol. - 2000. - V. 55. - P. 3-9.

19. Aslund F. Glutaredoxin-3 from Escherichia coli. Amino acid sequence, 1H and 15N NMR assignments, and structural analysis / F. Aslund, K. Nordstrand, K.D. Berndt, M. Nikkola, T. Bergman // J. Biol. Chem. - 1996. - V. 271. - P. 6736-6745.

20. Aslund F. Regulation of the OxyR transcription factor by hydrogen peroxide and the cellular thiol-disulfide status / F. Aslund, M. Zheng, J. Beckwith, G. Storz // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1999.-V. 96. -P. 6161-6165.

21. Aslund F. Two additional glutaredoxins exist in Escherichia coli: Glutaredoxin 3 is a hydrogen donor for ribonucleotide reductase in a thioredoxin/glutaredoxin 1 double mutant / F. Aslund, B. Ehn, A. Miranda-Vizuete, C. Pueyo, A. Holmgren // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1994.-V. 91.-P. 9813-9817.

22. Baba T. Construction of Escherichia coli K-12 in-frame, single-gene knockout mutants: the Keio collection // T. Baba, T. Ara, M. Hasegawa, Y. Takai, Y. Okumura, M. Baba, K.A. Datsenko, M. Tomita, B.L. Wanner, H. Mori // Mol. Syst. Biol. - 2006. -V. 2. - P. 1-11.

23. Becker-Hapak M. Role of rpoS in the regulation of glutathione oxidoreductase (gor) in Escherichia coli / M. Becker-Hapak, A. Eisenstark // FEMS Microbiol. Lett. -1995.-V. 134.-P. 39-44.

24. Benov L. Escherichia coli expresses a copper- and zinc-containing superoxide dismutase / L.T. Benov, I.Fridovich // J. Biol. Chem. - 1994. - V. 269. - P. 2531025314.

25. Benov L. Superoxide dismutase protects against aerobic heat shock in Escherichia coli / L. Benov, I. Fridovich // J. Bacteriol. - 1995. - V. 177. - P. 33443346.

26. Berlett B.S. Protein oxidation in aging, disease, and oxidative stress / B.S. Berlett, E.R. Stadtman//J. Biol. Chem. 1997. -V. 272. - P. 20313-20316.

27. Boehm A. Second messenger signaling governs Escherichia coli biofilm induction upon ribosomal stress / A. Boehm, S. Steiner, F. Zaehringer, A. Casanova, F. Hamburger, D. Ritz, W. Keck, M. Ackermann, T. Schirmer, U. Jenal // Mol. Microbiol. -2009. -V. 72. - P.1500-1516.

28. Botos I. The catalytic domain of Escherichia coli Lon protease has a unique fold and a Ser-Lys dyad in the active site /1. Botos, E.E. Melnikov, S. Cherry, J.E. Tropea, A.G. Khalatova, F. Rasulova, Z. Dauter, M.R. Maurizi, T.V. Rotanova, A. Wlodawer, A. Gustchina // J. Biol. Chem. - 2004. - V. 279. - No. 9. - P. 8140-8148.

29. Braig K. The crystal structure of the bacterial chaperonin GroEL at 2.8 A7 K. Braig, Z. Otwinowski, R. Hegde, D.C. Boisvert, A. Joachimiak, A.L. Horwich, P.B. Sigler//Nature. - 1994.-V. 371.-P. 578-586.

30. Brennan F.P. Insights into the low-temperature adaptation and nutritional flexibility of a soil-persistent Escherichia coli / F.P. Brennan, J. Grant, C.H. Botting, V. O'Flaherty, K.G. Richards // FEMS Microbiol. Ecol. - 2013. - V. 84. - P. 75-85.

31. Bukau B. Regulation of the Escherichia coli heat shock response / B. Bukau // Mol. Microbiol. - 1993. - V. 9. - P. 671-680.

32. Burlacu-Miron S. Structural and energetic factors of the increased thermal stability in a genetically engineered Escherichia coli adenylate kinase / S. Burlacu-Miron, V. Perrier, A.M. Gilles, E. Pistotnik, C.T. Craescu // J. Biol. Chem. - 1998. - V. 273.-P. 19102-19107.

33. Bush K. A functional classification scheme for P-lactamases and its corrrelation with molecular structure / K. Bush, G.A. Jacoby, A.A. Medeiros // Antimicrob. Agents Chemother. - 1995. - V. 39. - P. 1211-1233.

34. Bushweller J.H. Structural and functional characterization of the mutant Escherichia coli glutaredoxin (C14-S) and its mixed disulfide with glutathione / J.H. Bushweller, F. Aslund, K. Wuthrich, A. Holmgren // Biochemistry. - 1992. - V. 31. -P. 9288-9293.

35. Cabiscol E. Oxidative stress in bacteria and protein damage by reactive oxygen species / E. Cabiscol, J. Tamarit, J. Ros // Internatl. Microbiol. - 2000. - V. 3. - P. 3-8.

36. Carmel-Harel O. Roles of the glutathione- and thioredoxin-dependent reduction systems in the Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae responses to oxidative stresses / O. Carmel-Harel, G. Storz // Annu. Rev. Microbiol. - 2000. - V. 54. - P. 439461.

37. Chen W. Determination of thiols and disulfides via HPLC quantification of 5-thio-2-nitrobenzoic acid / W. Chen, Y. Zhao, T. Seefeldt, G. Xiangming // J. Pharm. Biomed. Anal. - 2008. - V. 48. - P. 1375-1380.

38. Choi H.J. Structural basis of the redox switch in the OxyR transcription factor / H.J. Choi, S.J. Kim, P. Mukhopadhyay, S. Cho, J.R. Woo, G. Storz, S.E. Ryu // Cell. -2001.-V. 105.-P. 103-113.

39. Cohen G. Glutathione peroxidase: the primary agent for the elimination of hydrogen peroxide in erythrocytes / G. Cohen, P. Hochstein // Biochem. - 1963. - V. 2. -P. 1420-1426.

40. Compan I. Interaction of six global transcription regulators in expression of manganese superoxide dismutase in Escherichia coli K-12 /1. Compan, D. Touati // J. Bacterid.- 1993.-V. 175.-P. 1687-1696.

41. Connolly L. Autoregulation of the heat shock response in procaryotes. In Molecular chaperones and folding catalysts. Regulation, cellular function and mechanism / L. Connolly, T. Yura, C.A. Gross (ed. B. Bukau) // Harwood Academic Publishers, Amsterdam. - 1999. - P. 13-33.

42. Das K.S. Redox systems of the cell: possible links and implications / K.S. Das, C. W. White // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. - 2002. - V. 99. - P. 9617-9618.

43. Davidson J. Oxydative stress is involved in heat-induced cell death in Saccharomyces cerevisiae / J. Davidson // Proc. Nat. Acad. Sei. USA. - 1996. - V. 93. -P. 5116-5121.

44. De Lay N. A complex network of small non-coding RNAs regulates motility in Escherichia coli / N. De Lay, S. Gottesman // Mol. Microbiol. - 2012. V. 84. - P. 36-50.

45. Demple B. Repair of oxidative damage to DNA: enzymology and biology / B. Demple, L. Harrison // Annu. Rev. Biol. - 1994. - V. - 63. - P. 915-948.

46. Derman A.F. Mutations that allow disulfide bond formation in the cytoplasm of Escherichia coli / A.F. Derman, W.A. Prinz, D. Belin, J. Beckwith // Science. - 1993. -V. 262. - P. 1744-1747.

47. Dhamdhere G. Interplay between drug efflux and antioxidants in Escherichia coli resistance to antibiotics // G. Dhamdhere, G. Krishnamoorthy, H.I. Zgurskaya // Antimicrob. Agents Chemother. - 2010. - V.54. - P. 5366-5368.

48. Ding H. Direct nitric oxide signal transduction via nitrosylation of iron-sulfur centers in the SoxR transcription activator / H. Ding, B. Demple // J. Biol. Chem. -2000,-V. 97.-P. 33173-33175.

49. Ding H. Glutathione-mediated destabilization in vitro of [2Fe-2S] centers in the SoxR regulatory protein / H. Ding, B. Demple // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. - 1996. -V. 93.-P. 9449-9453.

50. Dizdaroglu M. Measurement of radiation-induced damage to DNA at the molecular level / M. Dizdaroglu // Int. J. Radiat. Biol. - 1992. - V. 61. - P. 175-183.

51. Drlica K. Quinolone-mediated bacterial death / K. Drlica, M. Malik, R.J. Kerns, X. Zhao // Antimicrob. Agents Chemother. - 2008. - V. 52. - P. 385-392.

52. Dukan S. Bacterial senescence: stasis results in increased and differential oxidation of cytoplasmic proteins leading to developmental induction of the heat shock regulon / S. Dukan, T. Nystrom // Genes Dev. - 1998. - V. 12. - P. 3431-3441.

53. Dwyer D.J. Gyrase inhibitors induce an oxidative damage cellular death pathway in Escherichia coli / D.J. Dwyer, M.A. Kohanski, B. Hayete, J.J. Collins // Mol. Syst. Biol.-2007.-V. 3.-P. 91.

54. Dwyer D.J. Antibiotics induced redox-related physiological alterations as part of their lethality / D.J. Dwyer, P.A. Belenky, J.H. Yang, I.C. MacDonald, J.D. Martell, N. Takahashi, C.T. Chan, M.A. Lobritz, D. Braff, E.G. Schwarz, J.D. Ye, M. Pati, M. Vercruysse, P.S. Ralifo, K.R. Allison, A.S. Khalil, A.Y. Ting, G.C. Walker, J.J. Collins // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2014. - V. 111(20). - P. 2100-2109.

55. Dwyer D.J. Role of reactive oxygen species in antibiotic action and resistance / D.J. Dwyer, M.A. Kohanski, J.J. Collins // Curr. Opin. Microbiol. - 2009. - V. 12. - P. 482-489.

56. Dyson H.J. Assignment of the proton NMR spectrum of reduced and oxidized thioredoxin: sequence-specific assignments, secondary structure, and global fold / H.J. Dyson, A. Holmgren // Biochemistry. - 1989. - V. 28. - P. 7074-7087.

57. Eklund H. Structural and functional relations among thioredoxins of different species / H. Eklund, F. Gleason, A. Holmgren // Proteins. - 1991. - V. 11. - P. 13-28.

58. Eng R.H.K. Bactericidal effects of antibiotics on slowly growing and nongrowing bacteria / R.H.K. Eng, F.T. Padberg, S.M. Smith, E.N. Tan, C.E. Cherubin // Antimicrob. Agents Chemother. - 1991. - V. 35. - P. 1824-1828.

59. Erickson J.W. Transcription of rpoH (htpR) gene in Escherichia coli. Identification of the promoters and evidence that the amount of rpoH mRNA increases after heat shock by a post-transcriptional mechanism / J.W. Erickson, V. Vaughn, W. Walter, F.C. Neidhard, C.A. Gross // Genes Dev. - 1987. - V. 1. - P. 419-432.

60. Fahey R.C. Occurrence of glutathione in bacteria / R.C. Fahey, W.C. Brown, W.B. Adams, M.B. Worsham // J. Bacteriol. - 1978. - V. 133. - P. 1126-1129.

61. Fajardo A. Antibiotics as signals that trigger specific bacterial responses // A. Fajardo, J.L. Martinez // Curr. Opin. Microbiol. - 2008. - V. 11. - P. 161-167.

62. Farr S.B. Oxidative stress responses in Escherichia coli and Salmonella typhimurium / S.B. Farr, T. Kogoma // Microbiol. Rev. - 1991. - V. 55. - P. 561-585.

63. Foti J. Oxidation of the guanine nucleotide pool underlies cell death by bactericidal antibiotics / J.J. Foti, B. Devadoss, J.A. Winkler, J.J. Collins, G.C. Walker, F. Abramet// Science. - 2012. - V. 336.-P. 315-319.

64. Gilbert P. Influence of growth rate on susceptibility to antimicrobial agents: biofilms, cell cycle, dormancy, and stringent response / P. Gilbert, P. J. Collier, M. R. Brown // Antimicrob. Agents Chemother. - 1990. - V. 34. - P. 1865-1868.

65. Goldstein J. Major cold shock protein of Escherihia coli / J. Goldstein, N.S. Pollitt, M. Inouye // Proc. Natl. Acad. Sei. USA - 1990. - V. 87. - P. 283-287.

66. González-Flecha B. Metabolic sources of hydrogen peroxide in aerobically growing Escherichia coli / B. González-Flecha, B. Demple // J. Biol. Chem. - 1995. -V. 270.-P. 13681-13687.

67. Goswami M. Effects of glutathione and ascorbic acid on streptomycin sensitivity of Escherichia coli / M. Goswami, S.H. Mangoli, N. Jawali // Antimicrob. Agents Chemother. - 2007. - V.51. - P. 1119-1122.

68. Goswami M. Glutathione-mediated augmentation of ß-lactam antibacterial activity against Escherichia coli / M. Goswami, N. Jawali // J. Antimicrob. Chemother. -2007.-V. 60.-P. 184-185.

69. Goswami M. Involvement of reactive oxygen species in the action of ciprofloxacin against Escherichia coli / M. Goswami, S.H. Mangoli, N. Jawali // Antimicrob. Agents Chemother. - 2006. - V.50. - P. 949-954.

70. Goswami M. N-acetylcysteine-mediated modulation of bacterial antibiotic susceptibility / M. Goswami, N. Jawali // Antimicrob. Agents Chemother. - 2010. - V. 54. - P.3529-3530.

71. Gottesman S. Proteases and their targets in Escherichia coli / S. Gottesman // Annu. Rev. Genet. - 1996. - V. 30. - P. 465-506.

72. Graumann P. A family of cold shock proteins in Bacillus subtilis is essential for cellular growth and for efficient protein synthesis at optimal and low temperatures / P. Graumann, T. Wendrich, M. Weber, K. Schroder, M. Marahiel // Mol. Microbiol. -1997.-V. 25.-P. 741-756.

73. Greenberg J.T. A global response induced in Escherichia coli by redox-cycling agents overlaps with that induced by peroxide stress / J.T. Greenberg, B. Demple // J. Bacterid. - 1989.-V. 171.-P. 3933-3939.

74. Greer S. Glutathione reductase from Escherichia coli: cloning and sequence analysis of the gene and relationship to other flavoprotein disulfide oxidoreductases / S. Greer, R.N. Perham // Biochemistry. - 1986. - V. 25. - P. 2736-2742.

75. Gualerzi C.O. Transcriptional and post-transcriptional control of cold-shock genes / C.O. Gualerzi, A.M. Giuliodori, C.L. Pon // J. Mol. Biol. - 2003. - V. 331. - P. 527-539.

76. Guisbert E. A chaperone network controls the heat shock response in Escherichia coli / E. Guisbert, C. Herman, C. Zen Lu, A. Carol // Genes Dev. - 2004. - V. 18. - P. 2812-2821.

77. Gunasekera T.S. Genome-wide transcriptional responses of Escherichia coli K-12 to continuous osmotic and heat stresses /T.S. Gunasekera, L.N. Csonka, O. Paliy // J. Bacteriol. - 2008. - V. 190. - P. 3712-3720.

78. Halliwell B, Gutteridge J.M.C. Free radicals in biology and medicine. 2nd ed. Oxford : Clarendon Press. 1989.

79. Hancock R. Peptide antibiotics / R. Hancock, D.S. Chappie // Antimicrob. Agents Chemother. - 1999.-V.43.-No. 6.-P. 1317-1323.

80. Hartl F. Molecular chaperones in protein folding and proteostasis / F. Hard, A. Bracher, M. Hayer-Hartl // Nature. - 2011. - V. 475. - P. 324-332.

81. Hayer-Hartl M.K. Asymmetrical interaction of GroEL and GroES in the ATPase cycle of assisted protein folding / M.K. Hayer-Hartl, J. Martin, F.-U. Hartl // Science. -1995.-V. 269.-No. 5225. - P. 836-841.

82. Hengge-Aronis R. Signal transduction and regulatory mechanisms involved in control of the as (RpoS) subunit of RNA polymerase / R. Hengge-Aronis // Microbiol. Mol. Biol. Rev. - 2002. - V. 66. - No. 3. - P. 373-395.

83. Henle E.S. Formation, prevention, and repair of DNA damage by iron/hydrogen peroxide / E.S. Henle, S. Linn // J. Biol.Chem. - 1997. - V. 272. - P. 19095-19098.

84. Henle E.S. Sequence-specific DNA cleavage by Fe2+-mediated Fenton reactions has possible biological implications / E.S. Henle, Z. Han, N. Nang, P. Rai, Y. Luo // J. Biol. Chem. - 1999. - V. 274. - P. 962-971.

85. Hidalgo E. Spacing of promoter elements regulates the basal expression of the soxS gene and converts SoxR from a transcriptional activator into a repressor / E. Hidalgo, B. Demple //EMBO J. - 1997. - V. 16.-P. 1056-1065.

86. Hillier B. Coupling protein stability and protein function in Escherichia coli CspA / B. Hillier, H. Rodriguez, L. Gregoret // Fold Des. - 1998. - V. 3. - P. 87-93.

87. Hoffman L.R. Aminoglycoside antibiotics induce bacterial biofilm formation / L.R. Hoffman, D.A. D'Argenio, M.J. MacCoss, Z. Zhang, R.A. Jones, S.I. Miller // Nature. - 2005. - V.436. - P. 1171 -1175.

88. Holmgren A. Glutaredoxin / A. Holmgren, F. Aslund // Methods Enzymol. -1995.-V. 252.-P. 283-292.

89. Holmgren A. Glutathione-dependent synthesis of deoxyribonucleotides. Characterization of the enzymatic mechanism of Escherichia coli glutaredoxin / A. Holmgren // J. Biol. Chem. - 1979. - V. 254. - P. 3672-3678.

90. Holmgren A. Hydrogen donor system for Escherichia coli ribonucleosidediphosphate reductase dependent upon glutathione / A. Holmgren // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1976. - V. 73. - P. 2275-2279.

91. Holmgren A. Thiol redox control via thioredoxin and glutaredoxin systems / A. Holmgren, C. Johansson, C. Berndt, M.E. Lonn, C. Hudemann, C.H. Lillid // Biochem. Soc. Trans. - 2005. - V. 33. - P. 1375 - 1377.

92. Hoog J. O. The primary structure of Escherichia coli glutaredoxin / J.O. Hoog, H. Jornvall, A. Holmgren, M. Carlquist, M. Persson // Eur. J. Biochem. - 1983. - V. 136. -P. 223-232.

93. Hunt J. F. The crystal structure of the GroES cochaperonin at 2.8 A° resolution / J.F. Hunt // Nature. - 1996. - V. 379. - P. 37-35.

94. Imlay J.A. Cellular defenses against superoxide and hydrogen peroxide / J.A. Imlay // Annu. Rev. Biochem. - 2008. - V. 77. - P. 755-776.

95. Imlay J.A. DNA damage and oxygen radical toxicity / J.A. Imlay, S. Linn // Science. - 1988. - V. 240. - P. 1302-1309.

96. Imlay J.A. Pathways of oxidative damage / J.A. Imlay // Annu. Rev. Microbiol. -2003.-V. 57.-P. 395-418.

97. Imlay J.A. The molecular mechanisms and physiological consequences of oxidative stress: lessons from a model bacterium / J.A. Imlay // Nat. Rev. Microbiol. -2013.-V.il. - P. 443-454.

98. Imlay J.A. Toxic DNA damage by hydrogen peroxide through the Fenton reaction in vivo and in vitro / J.A. Imlay, S.M. Chin, S. Linn // Science. - 1988. - V. 240. - P. 640-642.

99. Jacob U. Hsp33"s redox switch has a novel zinc-binding motif / U. Jacob, M. Eser, J.C. Bardwell//J. Biol. Chem. -2000. - V. 275.-P. 38302-38310.

100. Jang S. Micromolar intracellular hydrogen peroxide disrupts metabolism by damaging iron-sulfur enzymes / S. Jang, J.A. Imlay // J. Biol. Chem. - 2007. - V. 282. -P. 929-937.

101. Jefferson K. What drives bacteria to produce biofilm? / K. Jefferson // FEMS. Microbiol. Lett. - 2004. - V. - 236. - P. 163-173.

102. Jiang W. Chloramphenicol induces the transcription of the major cold shock gene of Escherichia coli, cspA / W. Jiang, P. Jones, M. Inouye // J. Bacteriol. - 1993- V. 175-P. 5824-5828.

103. Johnson F.H. The growth rate of E. coli in relation to temperature, quinine and coenzyme / F.H. Johnson, I. Lewin // J. Cell. Comp. Physiol. - 1946. - V. 28. - P. 4775.

104. Jones P.G. Induction of proteins in response to low temperature in Escherichia coli / P.G. Jones, R.A. VanBogelen, F.C. Neidhardt // J. Bacteriol. - 1987. - V. 169. - P. 2092-2095.

105. Kandror O. Tregalose synthesis is induced upon exposure of Escherichia coli to cold and is essential for viability at low temperatures / O. Kandror, A. DeLeon, A. Goldberg // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 2002. - V. 94. - P. 9727-9732.

106. Kanemori M. Marked instability of the sigma 32 heat shock transcription factor at high temperature - Implications for heat shock regulation / M. Kanemori, H. Yanagi, T. Yura// J. Biol. Chem. - 1999. - V. 271. - No. 31. - P. 22002-22007.

107. Keren I. Killing by bactericidal antibiotics does not depend on reactive oxygen species // I. Keren, Y. Wu, J. Inocencio, L. Mulcahy, K. Lewis // Science. - 2013. - V. 339.-P. 1213-1216.

108. Keyer K. Superoxide accelerates DNA damage by elevating free-iron levels / K. Keyer, J.A. Imlay // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1996. - V. 93. - P. 13635-13640.

109. Kocharunchitt C. Integrated transcriptomic and proteomic analysis of the physiological response of Escherichia coli 0157:H7 Sakai to steady-state conditions of cold and water activity stress / C. Kocharunchitt, T. King, K. Gobius, J.P. Bowman, T. Ross//Mol. Cell. Proteomics.-2012.-V. 11.1. - P. 1-16.

110. Kohanski M.A. A common mechanism of cellular death induced by bactericidal antibiotics / M.A. Kohanski, D.J. Dwyer, B. Hayete, C.A. Lawrence, J.J. Collins // Cell. - 2007. - V. 130. - P. 797-810.

111. Kohanski M.A. Mistranslation of membrane proteins and two-component system activation trigger aminoglycoside-mediated oxidative stress and cell death / M.A. Kohanski, D. J. Dwyer, J. Wierzbowski, G. Cottarel, J.J. Collins // Cell. - 2008. - V. 135.-P. 679-690.

112. Kolodkin-Gal I. The communication factor EDF and toxin-antitoxin module mazEF determine the mode of action of antibiotics /1. Kolodkin-Gal, B. Sat, A. Keshet, H. Endelberg-Kulka // PLoS Biol. - 2008. - V. 6. - e319.

113. Korshunov S. Detection and quantification of superoxide formed within the periplasm of Escherichia coli / S. Korshunov, J.A. Imlay // J. Bacteriol. - 2006. - V. 188.-P. 6326-6334.

114. Kosower N.S. The glutathione status of cells / N.S. Kosower, E.M. Kosower // Internat. Rev. Cytol. - 1978. - V. 54. - P. 109-160.

115. Kuczynska-Wisnik D. Antibiotics promoting oxidative stress inhibit formation of Escherichia coli biofilm via indole signaling / D. Kuczynska-Wisnik, E. Matuszevska, B. Furmanek-Blaszk, D. Leszczynska, A. Grudowska, P. Szczepaniak, E. Laskowska // Res. Microbiol. - 2010. - V. 161. - P. 847-853.

116. Langer T. Successive action of DnaK, DnaJ and GroEL along the pathway of chaperone-mediated protein folding / T. Langer, C. Lu, H. Echols, J. Flanagan, M.K. Hayer, F.-U. Hard // Nature. - 1992. - V. 356. - P. 683-689.

117. Langer T. Chaperonin-mediated protein folding: GroES binds to one end of the GroEL cylinder which accommodates the substrate within its central cavity / T. Langer,

G. Pfeifer, J. Martin, W. Baumeister, F.U. Hartl // EMBO J. - 1992. - V. 11. - P.455-457.

118. Lee P. C. AppppA, heat shock stress and cell oxidation / P.C. Lee, B.R. Bochner, B.N. Ames // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1983. - V. 80. - P. 7596-7600.

119. Levine R.L. Turnover of bacterial glutamine synthetase: oxidative modification precedes proteolysis / R.L. Levine, C.N. Oliver, R.M. Fulks, E.R. Stadtman // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1981. - V. 78. - P. 2120-2124.

120. Lillig C. H. New thioredoxins and glutaredoxins as electron donors of 3"-phosphoadenylylsulfate reductase / C.H. Lillig, A. Prior, J.D. Schwenn, F. Aslund, D. Ritz // J. Biol. Chem. - 1999. - V. 274. - P. 7695-7698.

121. Lillig C.H. Glutaredoxin systems / C.H. Lillig, C. Berndt, A. Holmgren // Biochim. Biophys. Acta. -2008. - V. 1780.-P. 1304-1317.

122. Lin Z. GroEL-Mediated protein folding: Making the impossible, possible / Z. Lin,

H.S. Rye // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. - 2006. - V. 41. - P. 211-239.

123. Lin M.H. Susceptibility of Vibrio parahaemolyticsus to disinfectants after prior exposure to sublethal stress / M.H. Lin, T.Y. Tsai, S.C. Hsieh, R.C. Yu, C.C. Chou // Food Microbiol. - 2013. - V. 34. - P. 202-206.

124. Linares J.F. Antibiotics as intermicrobial signaling agents instead of weapons / J.F. Linares, I. Gustaffson, F. Baquero, J.I. Martinez // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -2006. - V. 103. - P. 19484-19489.

125. Liochev S.I. The role of superoxide in the production of hydroxyl radical: in vitro and in vivo / S.I. Liochev, I. Fridovich // Free Radic. Biol. Med. - 1994. - V. 16. - P. 29-33.

126. Liu Y. Cell death from antibiotics without the involvement of reactive oxygen species / Y. Liu, J.A. Imlay // Science. - 2013. - V. 339. - P. 1210-1213.

127. Llorea O. The formation of symmetrical GroEL-GroES complexes in the presence of ATP / O. Llorea, S. Marco, J. Carracosa, J.M. Valpuesta // FEBS Lett. -1994. -V. 345. - P.181-186.

128. Loewen P.C. Catalases HPI and HPII in Escherichia coli are induced independently / P.C. Loewen, J. Switala, B.L. Triggs-Raine // Arch. Biochem. Biophys. - 1985. - V. 243. - P. 144-149.

129. Loewen P.C. Regulation in the rpoS regulon of Escherichia coli / P.C. Loewen, B. Hu, J. Strutinsky, R. Sparling // Can. J. Microbiol. - 1998. - V. 44. - P. 707-717.

130. Lowry O.H. Protein measurement with the folin phenol reagent / O.H. Lowry, N.J. Rosebrough, A.L. Farr, R.J. Randoll // J. Biol. Chem. - 1951. - V. 193. - P. 265275.

131. Lu J. The thioredoxin antioxidant system / J. Lu, A. Holmgren // Free Rad. Biol. Med. - 2014. - V. 66. - P. 75-87.

132. Mah T.F. A genetic basis for Pseudomonas aeruginosa biofilm antibiotic resistance // T.F. Mah, B. Pitts, B. Pelloc, G.C. Walker, P.S. Stewart, G.A. O'Toole // Nature. - 2003. - V. 426. - P. 306-310.

133. Mackowiak P. A. Effects of temperature on antimicrobial susceptibility of bacteria // P. A. Mackowiak, M. Marling-Cason, R.L. Cohen // J. Infect. Dis. - 1982. - V. 145. -P. 550-554.

134. Mannervik B. Glutathione: general review of mechanism of action / B. Mannervik, I. Carlberg, K. Larson // Glutathione: chemical, biochemical and medical aspects. Parts A, B /N.Y. - 1989. - P. 476-516.

135. Martin J.L. Thioredoxin - a fold for all reasons / J.L. Martin // Structure. - 1995. -V. 3.-245-250.

136. Mayer M. P. Hsp70 chaperones: Cellular functions and molecular mechanism / M. P. Mayer, B. Bukau // Cell. Mol. Life Sci. - 2005. - V. 62. - P. 670-684.

137. McCarty J.S. The role of ATP in the functional cycle of the DnaK chaperone system / J.S. McCarty A. Buchberger, J. Reinstein, B. Bukau // J. Mol. Biol. - 1995. -V. 249.-P. 126-137.

138. Meister A. Glutathione / A. Meister, M.E. Anderson // Ann. Rev. Biochem. -1983.-V. 52.-P. 711-760.

139. Meyer A.S. Proteolysis in the Escherichia coli heat shock response: a player at many levels / A.S. Meyer, T.A. Baker // Curr. Opin. Microbiol. - 2011. - V. 14. - P. 194-199.

140. Michan C. In vivo transcription of the Escherichia coli oxyR regulon as a function of growth phase and in response to oxidative stress / C. Michan, M. Manchado, G. Dorado, C. Pueyo // J. Bacteriol. - 1999. - V. 181. - P. 2759-2764.

141. Mingeot-Leclercq M. P. Aminoglycosides: activity and resistance / M.P. Mingeot-Leclercq, Y. Glupczynski, P.M. Tulkens // Antimicrob. Agents Chemother. -1999.-V. 43.-P. 727-737.

142. Miranda-Vizuete A. Cloning, expression, and characterization of a novel Escherichia coli thioredoxin / A. Miranda-Vizuete, A.E. Damdimopoulos, J.A. Gustafsson, G. Spyrou // J. Biol. Chem. - 1997. - V. 272. - P. 30841-30847.

143. Moen B. Global responses of Escherichia coli to adverse conditions determined by microarrays and FT-IT spectroscopy / B. Moen, A.O. Janbu, S. Langsrud, O. Langsrud, J.L. Hobman, C.Constantinidou, A. Kohler, K. Rudi // Can. J. Microbiol. -2009.-V. 55.-P. 714-728

144. Morita M. Dynamic interplay between antagonistic pathways controlling the sigma 32 level in Escherichia coli / M. Morita, M. Kanemori, H. Yanagi, T. Yura // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2000. - V. 97. - No. 11. - P. 5860-5865.

145. Muller A. Normative disulfide bond formation activates the <f- dependent heat shock response in Escherichia coli / A. Muller, J.H. Hoffmann, H.E. Meyer, F. Narberhaus, U. Jakob, L.I. Leichert // J. Bacteriol. - 2013. - V. 195. - P. 2807-2815.

146. Murata N. Acyl-lipid desaturases and their importance in the tolerance and acclimatization to cold of cyanobacteria / N. Murata, H. Wada // Biochem. J. - 1995. -V. 308.-P. 1-8.

147. Nakashima K. A novel member of the cspA family of genes that is induced by cold shock in Escherichia coli / K. Nakashima, K. Kanamaru, T. Mizuno, K. Horikoshi // J. Bacteriol. - 1996. - V. 178. - P. 2994-2997.

148. Newkirk K. Solution NMR structure of the major cold shock protein (CspA) from Escherichia coli: Identification of a binding epitope for DNA / K. Newkirk, W. Feng, W. Jiangi, R. Tejero, S. Emerson, M. Inouye, G. Montelione // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1994. - V. 91. - P. 5114-5118.

149. Niederhoffer E. Control of Escherichia coli superoxide dismutase (sodA and sodB) genes by the ferric uptake regulation (fur) locus / E. Niederhoffer, C. Naranjo, K. Bradley//J. Bacteriol. - 1990. -V.- 172. -P. 1930-1938.

150. Nygren H. Immunoelectron microscopic localization of glutaredoxin and thioredoxin in Escherichia coli cells / H. Nygren, B. Rozell, A. Holmgren, H.A. Hansson//FEBS Lett. - 1981. - V. 133.-P. 145-150.

151. Palleros, D.R. ATP-induced protein-Hsp70 complex dissociation requires K+ but not ATP hydrolysis / D.R. Palleros, K.L. Reid, L. Shi, W.J. Welch, A.L. Fink // Nature. - 1993. V. 65. - P. 664-666.

152. Pankey G.A. Clinical relevance of bacteriostatic versus bactericidal mechanisms of action in the treatment of Gram-positive bacterial infections / G.A. Pankey, L.D. Sabath // Clin. Infect. Dis. - 2004. - V. 38- P. 864-870.

153. Park S. Substantial DNA damage from submicromolar intracellular hydrogen peroxide detected in Hpx- mutants in Escherichia coli / S. Park, X. You, J.A. Imlay // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2005. - V. 102. - P. 9317-9322.

154. Park, S. High levels of intracellular cysteine promote oxidative DNA damage by driving the Fenton reaction / S. Park, J.A. Imlay // J. Bacteriol. - 2003. - V.185. - P. 1942-1950

155. Phadtare S. Recent developments in bacterial cold-shock response / S. Phadtare // Curr. Issues Mol. Biol. - 2004. - V. 6. - P. 125-136.

156. Phadtare S. Genome-wide transcriptional analysis of the cold-shock response in wild-type and cold sensitive quadruple-csp-deletion strains of Escherichia coli / S. Phadtare, M. Inouye // J. Bacteriol. - 2004. - V. 186. - P. 7007-7014.

157. Pittman M.S. Cysteine is exported from the Escherichia coli cytoplasm by CydDC, an ATP-binding cassette-type transporter required for cytochrome assembly / M.S. Pittman, H. Corker, G. Wu, M.B. Binet, A.J. Moir, R.K. Poole // J. Biol. Chem. -2002.-V. 277.-V. 51.-P. 49841-49849.

158. Pomposiello P.J. Genome-wide transcriptional profiling of the Escherichia coli responses to superoxide stress and sodium salicylate / P.J. Pomposiello, M.H. Bennik, B. Demple // J. Bacteriol. -2001. - V. 183.-P. 3890-3902.

159. Pomposiello P.J. Redox-operated genetic switches: the SoxR and OxyR transcriptional factors / P.J. Pomposiello, B. Demple // Trends Biotechnol. - 2001. - V. 19.-P. 109-114.

160. Poole R.K. Nitric oxide and nitrosative stress tolerance in bacteria / R.K. Poole // Biochem. Soc. Trans. - 2005. - V. 33. - P. 176-180.

161. Potamitou A. Protein levels of Escherichia coli thioredoxins and glutaredoxins and their relation to null mutants, growth phase, and function / A. Potamitou, A. Holmgren, A. Vlamis-Gardikas // J. Biol. Chem. - 2002a. - V. 277. - P. 18561-18567.

162. Potamitou A. Expression of Escherichia coli glutaredoxin 2 is mainly regulated by ppGpp and as / A. Potamitou, P. Neubauer, A. Holmgren, A. Vlamis-Gardikas // J. Biol. Chem. - 2002b. - V. 277. - P. 17775-17780.

163. Prieto-Alamo M.J. Transcriptional regulation of glutaredoxin and thioredoxin pathways and related enzymes in response to oxidative stress / M.J. Prieto-Alamo, J. Jurado, R. Gallardo-Madueno, F. Monje-Casas, A. Holmgren, C. Pueyo // J. Biol. Chem. - 2000. - V. 275. - P. 13398-13405.

164. Prinz W.A. The role of the thioredoxin and glutaredoxin pathways in reducing protein disulfide bonds in Escherichia coli cytoplasm / W.A. Prinz, F. Aslund, A. Holmgren, J. Beckwith // J. Biol. Chem. - 1997. - V. 272. - P. 15661-15667.

165. Reisinger E. Antibiotics and increased temperature against Borrelia burgdorferi in vitro // E. Reisinger, I. wendelin, R. Gasser, G. Haiwachs, M. Wilders-Trusching, G. Krejs // Scand. J. Infet. Dis. - 1996. - V. - 28. - P. 155-157.

166. Reynolds P.E. Structure, biochemistry and mechanism of action of glycopeptide antibiotics / P.E. Reynolds // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. - 1989. - V. 8. - P. 943-950.

167. Ritz, D. Thioredoxin 2 is involved in the oxidative stress response in Escherichia coli / D. Ritz, H. Patel, B. Doan, M. Zheng, F. Aslund, G. Storz, J. Beckwith // J. Biol. Chem. - 2000. - V. 275. - P. 2505-2512.

168. Rodriguez H. Role of a solvent-exposed aromatic cluster in the folding of Escherichia coli CspA / H. Rodriguez, D. Vu, L. Gregoret // Protein Science. - 2000. -V. 9.-P. 1993-2000.

169. Romero M.Jo.M. The evaluation of Escherichia coli as a model for oxidant stress ^ in mammalian hepatocytes: role of glutathione / M.Jo.M. Romero, A.T. Canada //

Toxicol. Appl. Pharmacol. - 1991.- V. 111.-P. 485-495. ^ 170. Rowley D.A. Superoxide-dependent formation of hydroxyl radicals from NADH

and NADPH in the presence of iron salts / D.A. Rowley, B. Halliwell // FEBS Lett. -1982.-V.142.-P. 39—41.

171. Rüssel M. Construction and characterization of glutaredoxin-negative mutants of Escherichia coli / M. Russel, A. Holmgren // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. - 1988. - V. 85.-P. 990-994.

172. Russel M. Thioredoxin is required for filamentous phage assembly / M. Russel, P. Model // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. - 1985. - V. 82. - P. 29-33.

173. Sailer F. C. Beta-lactam induction of colonic acid gene expression in Escherichia coli II F.C. Sailer, B.M. Meberg, K.D. Young // FEMS Microbiol. Lett. - 2003. - V. 226. - P. 245-249.

174. Samoilova Z. Medicinal plant extracts variously modulate susceptibility of Escherichia coli to different antibiotics / G. Smirnova, N. Muzyka, O. Oktyabrsky // Microbiol. Res. - 2014. - V. 169. - P. 307-313.

175. Schindelin H. Crystal structure of CspA, the major cold shock protein of Escherihia coli / H. Shindelin, W. Jiang, M. Inouye, U. Heinemann // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1994.-V. 91.-P. 5119-5123.

176. Schirmer R.H. Glutathione reductase / R.H. Schirmer, R.L. Krauth-Siegel, G.E. Schultz // Coenzymes and Cofactors. - 1989. - P. 553-596.

177. Seaver L.C. Alkyl hydroperoxide reductase is the primary scavenger of endogenous hydrogen peroxide in Escherichia coli / L.C. Seaver, J.A. Imlay // J. Bacterid. - 2001.-V. 183, P. 7173-7181.

178. Semchyshyn H. Hydrogen peroxide-induced response in E. coli and S. cerevisiae: different stages of the flow of the genetic information / H. Semchyshyn // Centr. Eur. J. Biol. - 2009. - V. 4. - P. 142-153.

179. Shi J. Reactivity of glutaredoxins 1, 2, and 3 from Escherichia coli shows that glutaredoxin 2 is the primary hydrogen donor to ArsC-catalyzed arsenate reduction / J. Shi, A. Vlamis-Gardikas, F. Aslund, A. Holmgren, B.P. Rosen // J. Biol. Chem. - 1999. -V. 274.-P. 36039-36042.

180. Shi Z. Glutathione synthesis is essential for mouse development but not for cell growth in culture / Z. Shi, J. Osei-Frimpong, G. Kala, S.V. Kala, R.J. Barrios, G.M. Habib, D.J. Lukin, C.M. Danney, M.M. Matzuk, M.W. Leiberman // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2000. - V. 97. - P. 5101-5106.

181. Shigenaga M.K. Assays for 8-hydroxy-2-deoxyguanosine: a bio-marker of in vivo oxidative DNA damage / M.K. Shigenaga, B.N. Ames // Free Rad. Biol. Med. -1991. - V.10. -P.211-216.

182. Siegenthaler R. Immediate response of DnaK molecular chaperone system to heat shock / R. Siegenthaler, J. Grimshaw, P. Christen // FEBS. Lett. - 2004. - V. 562. - P. 105-110.

183. Sies H. Damage to plasmid DNA by singlet oxygen and its protection / H. Sies // Mutat. Res. - 1993. - V. 299. - P. 183-191.

184. Sies H. Oxidative stress: Oxidants and antioxidants / H. Sies // Exp. Physiol. -1997.-V. 82.-P. 291-295.

185. Sinensky M. Homeoviscous adaptation - a homeostatic process that regulates the viscousity of membrane lipids in Escherichia coli / M.Sinensky // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1974. - V. 71. - P. 522-525.

186. Smirnova G.V. Effects of cystine and hydrogen peroxide on glutathione status and expression of antioxidant genes in Escherichia coli / G.V. Smirnova, N.G. Muzyka, O.N. Oktyabrsky // Biochemistry (Moscow). - 2005. - V. 70. - P. 926-936.

187. Smirnova G.V. Enhanced resistance to peroxide stress in Escherichia coli grown outside their niche temperatures / G.V. Smirnova, N.G. Muzyka, O.N. Oktyabrsky // J. Therm. Biol. - 2007. - V. 32. - 321-327.

188. Smirnova G.V. Influence of polyphenols on Escherichia coli resistance to oxidative stress // G.V. Smirnova, Z.Y. Samoylova, N.G. Muzyka, O.N. Oktyabrsky // 2009. - Free Radic. Biol. Med. - V. 46. - P. 759-768.

189. Smirnova G.V. The role of antioxidant enzymes in response of Escherichia coli to osmotic upshift / G.V. Smirnova, N.G. Muzyka, O.N. Oktyabrsky // FEMS Microbiol. Letters. - 2000. - V. 186. - P. 209-213.

190. Straus D.B. The heat shock response of Escherichia coli is regulated by changes in the concentration of sigma 32 / D.B. Straus, W.A. Walter, C.A. Gross // Nature. -1987.-V. 329.-No. 6137.-P. 348-351.

191. Takemoto T. Different mechanisms of thioredoxin in its reduced and oxidized forms in defense against hydrogen peroxide in Escherichia coli / T. Takemoto, Q.M. Zhang, S. Yonei // Free Radic. Biol. Med. - 1998. - V. 24. - P. 556-562.

192. Thieringer H. Cold shock and adaptation / H. Thieringer, P. Jones, M. Inouye // BioEssays. - 1998. - V. 20. - P. 49-57.

193. Tietze F. Enzymic method for quantitative determination of nanogram amounts of total and oxidized glutathione. Application to mammalian blood and other tissues / F. Tietze // Anal. Biochem. - 1969. - V. 27. - P. 502-522.

194. Tomoyasu T. Escherichia coli FtsH is a membrane-bound, ATP-dependent protease which degrades the heat-shock transcription factor sigma 32 / T.Tomoyasu // EMBO J. - 1995. - V. 14. - P. 2551-2560.

195. Tomoyasu T. Levels of DnaK and DnaJ provide tight control of heat shock gene expression and protein repair in Escherichia coli / T. Tomoyasu, T. Ogura, T. Tatsuta, B. Bukau // Mol. Microbiol. - 1998. - V. 30. - No. 3. - P. 567-581.

196. Toumanen E. The rate of killing of Escherichia coli by (3-lactam antibiotics is strictly proportional to the rate of bacterial growth / E. Toumanen, R. Cozens, W. Tosch, O. Zak, A. Tomasz // J. Gen. Microbiol. - 1986. - V. 132. - P. 1297-1304.

197. Tuggle C.K. Glutathione reductase is not required for maintenance of reduced glutathione in Escherichia coli K-12 / C.K. Tuggle, J.A. Fuchs // J. Bacteriol. - 1985. -V. 162.-P. 448-450.

198. Van der Vies S. Regulation of chaperonin gene expression / S. Van der Vies, C. Georgopoulos // Chaperonins (Series: Cell Biology, A Series of Monographs). - 1996. -P. 137-166.

199. van der Woude M. Regulation and functionof Ag43 (Flu) / M. van der Woude, I.R. Henderson // Annu. Rev. Microbiol. - 2008. - V. 62. - P. 153-169.

200. VanBogelen R.A. Ribosomes as sensors of heat and cold shock in Escherichia coli / R.A. VanBogelen, F.C. Neidhardt // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1990. - V. 87. -P. 5589-5593.

201. Varshavsky A. The N-end rule pathway of protein degradation / A. Varshavsky // Genes Cells. - 1997. - V. 2. - P. 13-28.

202. Visick J. RpoS- and OxyR-independent induction of HPI catalase at stationary phase in Escherichia coli and identification of rpoS mutation in common laboratory strains / J. Visick, S. Clark // J. Bacteriol. - 1997. - V. 179. - P. 4158-4163.

203. Vlamis-Gardikas A. Characterization of Esherichia coli null mutants for glutaredoxin 2 / A. Vlamis-Gardikas, A. Potamitou, R. Zarivach, A. Hochman, A. Holmgren // J. Biol. Chem. - 2002. - V. 277. - P. 10861-10868.

204. Vlamis-Gardikas A. Cloning, overexpression, and characterization of glutaredoxin 2, an atypical glutaredoxin from Escherichia coli / A. Vlamis-Gardikas, F. Aslund, G. Spyrou, T. Bergman, A. Holmgren // J. Biol. Chem. - 1997. - V. 272. - P. 11236-11243.

205. Wang J.M. Crystal structure determination of Escherichia coli ClpP starting from an EM-derived mask / J.M. Wang, J.A. Hartling, J.M. Flanagan // J. Struct. Biol. -1998.-V. 124.-P. 151-163.

206. Wang N. Cspl, the ninth member of the CspA family of Escherihia coli, is induced upon cold shock / N. Wang, K. Yamanaka, M. Inouye // J. Bacteriol. - 1999. -V. 181.-P. 1603-1609.

207. Wang X. Contribution of oxidative damage to antimicrobial lethality / X. Wang, X. Zhao // Antimicrob. Agents Chemother. - 2009. - V.53. - P. 1395-1402.

208. White-Ziegler C. Low temperature (23 °C) increases expression of biofilm-, cold-shock,- and RpoS-dependent genes in Escherichia coli K-12 / C. White-Ziegler, S. Um, N. Perez, A. Berns, A. Malhowski, S. Young // Microbiology. - 2008. - V. 154. - P. 148-166.

209. Woodmansee A. N. Reduced flavins promote oxidative DNA damage in non-respiring Escherichia coli by delivering electrons to intracellular free iron / A.N. Woodmansee, J.A. Imlay // J. Biol. Chem. - 2002. - V. 277. - P. 34055-34066.

210. Xia, B. The role of RbfA in 16S rRNA processing and cell growth at low temperature in Escherichia coli / B. Xia, H. Ke, U. Shinde, M. Inouye // J. Mol. Biol. -2003. V. 332. - P.575-584.

211. Yamanaka K. The CspA family in Escherichia coli: multiple gene duplication for stress adaptation / K. Yamanaka, L. Fang, M. Inouye // Mol. Microbiol. - 1998. - V. 27. -P. 247-255.

212. Yeom J. Iron homeostasis affects antibiotic-mediated cell death in Pseudomonas species / J. Yeom, J.A. Imlay, W. Park // J. Biol. Chem. - 2010. - V. 285. - P. 2268922695.

213. Yura T. Regulation of the heat-shock response / T. Yura, K. Nakahigashi // Curr. Opin. Microbiol. - 1999. - V. 2. - No. 2. - P. 153-158.

214. Zhang A. The OxyS regulatory RNA represses rpoS translation and binds the Hfq (HF-I) protein / A. Zhang, S. Altuvia, A. Tiwari, L. Argaman, R. Hengge-Aronis, G. Storz // EMBO J. - 1998. - V. 17. - P. 6061-6068.

215. Zheng M. DNA microarray-mediated transcriptional profiling of the Escherichia coli response to hydrogen peroxide / M. Zheng, X. Wang, L.J. Templeton, D.R. Smulski, R.A. LaRossa, G. Storz // J. Bacteriol. - 2001. - V. 183. - P. 4562-4570.

216. Zhu X. Structural analysis of substrate binding by the molecular chaperone DnaK / X. Zhu, X. Zhao, W.F. Burkholder, A. Gragerov, C.M. Ogata, M.E. Gottesman, W.A. Hendrickson // Science. - 1996. - V. -272. - P. 1606-1614.