Умеренные бактериофаги бактерий группы Bacillus cereus, в состоянии профага реплицирующиеся в виде макроплазмид тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пилигримова Эмма Глебовна

• Пилигримова Эмма Глебовна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Пилигримова Эмма Глебовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Бактериофаги и разнообразие их жизненных циклов

1.2. Разнообразие плазмидных профагов бактерий

1.3. Основные принципы геномной организации

плазмидных профагов

1.4 Способы обнаружения и изучения плазмидных профагов

1.5. Разнообразие и таксономическое положение умеренных бактериофагов

Bacillus cereus sensu lato

1.6 Бактериофаги Bacillus cereus sensu lato и

их место в вирусной таксономии

1.7 Определение концов генома и механизма упаковки

фаговой ДНК

1.7.1 Классификация фагов по типу концов хромосом

1.7.2 Определение механизма упаковки бактериофага

по данным секвенирования

1.7.3 Определение механизма упаковки путем

рестрикционного анализа

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Поиск и анализ предполагаемых плазмидных профагов

B. cereus sensu lato

2.1.1 Анализ доступных геномов плазмид

B. cereus sensu lato

2.1.1.1 База данных плазмидных белков

2.1.1.2 Создание профиля HMM и поиск по базам данных

2.1.1.3 Анализ выбранных геномов

2.1.2 Таксономическая классификация обнаруженных

предполагаемых плазмидных профагов

2.2 Экспериментальное подтверждение существования

обнаруженных плазмидных профагов

2.2.1 Культивирование бактерий

2.2.2 Индукция профагов и получение препаратов бактериофагов

2.2.3 Выделение ДНК бактериофагов

2.2.4 Секвенирование ДНК бактериофагов, сборка

и аннотация их геномов

2.2.5 Секвенирование штамма B. cereus VKM B-370,

используемого для наработки препаратов бактериофагов

2.2.6 Секвенирование штамма B. weihenstephanensis KBAB4, содержащего профаг KBAB4

2.3 Характеристика экспериментально

обнаруженных бактериофагов

2.3.1 Определение таксономического положения

2.3.2 Микроскопия вирионов

2.3.3 Определение стратегии упаковки ДНК и локализация

концов фаговой хромосомы

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Обнаружение и анализ геномов предполагаемых

плазмидных профагов B. cereus sensu lato

3.2 Экспериментальная верификация существования плазмидного профага В83

3.2.1 Индукция профага и получение препарата

бактериофага В83 с высоким титром

3.2.2 Секвенирование, сборка и анализ генома В83

3.2.3 Секвенирование бактериального штамма VKM B-370, лабораторного хозяина В83

3.2.4 Подтверждение плазмидной формы профага В83

3.2.5 Определение таксономического положения

бактериофага В83 и создание новых таксонов

3.2.6 Индукция профага КВАВ4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Умеренные бактериофаги бактерий группы Bacillus cereus, в состоянии профага реплицирующиеся в виде макроплазмид»

Актуальность исследования

Бактериофаги (фаги) - это вирусы, избирательно поражающие бактериальные клетки. В последнее десятилетие в связи с набирающим темпы возникновением новых патогенных штаммов бактерий со множественной антибиотикоустойчивостью, интерес к бактериофагам вновь возрос - поскольку как сами фаги, так и отдельные их белки могут служить основой для разработки антибактериальных препаратов, систем диагностики и доставки лекарственных средств. Применение бактериофагов для лечения бактериальных инфекций (фаготерапия) имеет ряд особенностей, отличающих его от классической антибиотикотерапии, одной из которых является более высокая, по сравнению с антибиотиками, специфичность препаратов бактериофагов к бактериальным штаммам. Высокая специфичность является преимуществом, поскольку означает низкую вероятность развития побочных эффектов, связанных с гибелью нормофлоры человеческого организма. Обратной стороной высокой специфичности является необходимость получения препаратов терапевтических бактериофагов или их белков для каждого бактериального патогена в отдельности, что актуализирует расширенные исследования по поиску новых перспективных для медицины бактериофагов и их антибактериальных белков.

Помимо фаготерапии, бактериофаги и их белки находят применение в сельском хозяйстве и пищевой промышленности, где они используются для борьбы с бактериальной контаминацией рабочих поверхностей и пищевых продуктов. Для максимально эффективного использования бактериофагов требуется их глубокое изучение, в том числе на генетическом уровне с помощью метода полногеномного секвенирования. Кроме того, необходим масштабный поиск новых бактериофагов - несмотря на то, что на июль 2023 года описано уже 437 видов хвостатых дцДНК-содержащих бактериофагов, считается, что это лишь малая часть их природного разнообразия, и большинство бактериофагов еще предстоит открыть.

С позиции разнообразия и выявления новых высокоранговых таксонов, особенно интересны умеренные бактериофаги, которые могут долгое время поддерживаться внутри бактериальной клетки в латентной форме (в состоянии профага). В отличие от вирулентных фагов, которые начинают репликацию и сборку потомства вскоре после ввода своего генетического материала в клетку-хозяина (литический цикл), умеренные фаги при попадании в клетку могут вступать или в литический, или в лизогенный цикл. В ходе лизогенного цикла ДНК фага интегрируется в геном хозяина (интегрированные профаги) или реплицируется в цитоплазме хозяина в форме кольцевой или линейной плазмиды (плазмидные профаги). Профаги могут сохраняться в популяции хозяина в течение длительного времени, а затем переключаться на литический цикл (индукция профага). Биологически активные профаги, (которые индуцируются и способны продуцировать функциональные фаговые частицы) могут в ходе мутаций дегенерировать в неактивные профаги, неспособные обеспечить производство функциональных фаговых частиц из-за повреждения ключевых генов.

Как правило, в естественной среде лишь малая доля профагов спонтанно индуцируется и переходит на литический цикл: большинство профагов сохраняются в клетке-хозяине на протяжении многих циклов деления. Поэтому умеренных бактериофагов труднее детектировать и изучать экспериментальными методами, и, следовательно, многие из них, даже фаги таких хорошо изученных бактерий, как Escherichia coli и Bacillus cereus, еще не были описаны и таксономически классифицированы. В особенности плохо изучены умеренные бактериофаги, образующие плазмидные профаги, поскольку такие молекулы профагов зачастую принимают за истинные бактериальные плазмиды.

Степень разработанности темы исследования

Умеренные бактериофаги c двуцепочечной ДНК (дцДНК-бактериофаги), реплицирующиеся как кольцевые плазмиды в цитоплазме клетки-хозяина, были найдены у различных родов бактерий. В настоящее время предполагаемые циркулярные плазмидные профаги (ЦПП) в основном обнаруживаются в ходе полногеномного секвенирования бактериальных штаммов, однако впервые такие

профаги были описаны задолго до начала эры секвенирования следующего поколения (NGS). Первым подробно описанным циркулярным плазмидным профагом был профаг P1, присутствующий в штамме E. coli K12. Его репликация в виде низкокопийной плазмиды была тщательно исследована, и ключевые белки этого процесса были полностью идентифицированы.

Сложность изучения ЦПП состоит в необходимости экспериментального подтверждения их существования с использованием методов микробиологии и молекулярной биологии: исключительно обнаружение циркулярных контигов, содержащих фаговые гены, в сборках полных геномов бактерий, не является доказательством присутствия в этих бактериях ЦПП, поскольку анализ таких циркулярных контигов с помощью методов биоинформатики не позволяет однозначно дифференцировать активные ЦПП от дегенерировавших ЦПП и от профагов, интегрированных в плазмиды.

Оптимальный подход к экспериментальной верификации ЦПП, обнаруженного в форме циркулярного контига при полногеномном секвенировании бактерии, включает: индукцию профага, получение препарата бактериофага в высоком титре и выделение из этого препарата хромосомной ДНК бактериофага, секвенирование и сборку фагового генома, и сопоставление полученной полногеномной последовательности с геномом предполагаемого плазмидного профага. Полная идентичность последовательностей является подтверждением существования активного ЦПП.

На настоящий момент известно менее 20 хвостатых дцДНК бактериофагов, образующих экспериментально подтвержденные ЦПП. Они были обнаружены у бактерий родов Bacillus, Escherichia, Vibrio и Clostridium. Эти бактериофаги обладают морфотипом сифовирусов или миовирусов, разнообразны по размеру генома (от 40 до 186 тпн) и механизму упаковки ДНК (headful или direct terminal repeats).

Несмотря на генетическое разнообразие, анализ геномов этих бактериофагов показал, что они обладают общими генетическими детерминантами, обеспечивающими поддержание ЦПП. К таковым можно отнести

гены рекомбиназ и белков сегрегации плазмид (plasmid partitioning proteins), необходимые, соответственно, для успешного разрешения димеров ЦПП после репликации и для последующего перемещения мономеров ЦПП к полюсам бактериальной клетки перед ее делением, аналогично тому, как это происходит с новореплицированными копиями бактериальной хромосомы и истинных низкокопийных бактериальных плазмид.

Таким образом, в основу данной работы легло предположение, что наилучшей стратегией поиска бактериофагов, образующих ЦПП, является совмещение поиска предположительных ЦПП (биоинформатические анализы доступных последовательностей бактериальных плазмид) и их последующей экспериментальной верификации с помощью лабораторных методов.

Цели и задачи исследования

Цель: Разработка и апробация методики поиска новых плазмидных профагов Bacillus cereus sensu lato. Характеристика, валидация, и классификация обнаруженных кандидатных профагов.

Задачи:

1) Разработать методику поиска кандидатных кольцевых плазмидных профагов в базе данных GenBank;

2) Провести масштабный поиск кандидатных кольцевых плазмидных профагов бактерий группы Bacillus cereus среди всех доступных на март 2020 года геномов данной группы;

3) Охарактеризовать обнаруженные кандидатные последовательности профагов путем их повторной аннотации, а также путем их классификации по таксономическим критериям, установленным международным комитетом по таксономии вирусов (ICTV);

4) Экспериментальным путем подтвердить вирусную природу отобранных кандидатных профагов; провести их полногеномное секвенирование;

5) Развить и дополнить принятую официальную таксономическую классификацию бактериофагов за счет предложения новых вирусных таксонов, содержащих обнаруженные нами бактериофаги.

Научная новизна

Данное исследование позволило разработать и применить новый подход к обнаружению и классификации умеренных бактериофагов, образующих циркулярные плазмидные профаги у бактерий группы B. cereus. Циркулярные плазмидные профаги являются относительно малоизученными элементами. Сосредоточенное на группе B. cereus, известной своей экологической и патогенной значимостью, исследование дает ценную информацию о генетическом разнообразии, эволюции и потенциальной функциональной роли кольцевых плазмидных профагов данных бактерий. В рамках данного исследования впервые произведен масштабный поиск хвостатых бактериофагов, образующих кольцевые плазмидные профаги в цитоплазме бактерий группе B. cereus с использованием собственной двухэтапной стратегии поиска, комбинирующей in silico анализ доступных геномных последовательностей бактерий указанной группы с дальнейшей экспериментальной проверкой обнаруженных кандидатных профагов путем in vitro анализов. В ходе исследования было показано, что около 7% кольцевых экстрахромосомных молекул ДНК бактерий группы B. cereus, аннотированных в GenBank как плазмиды, могут являться функциональными кольцевыми профагами. Многие из обнаруженных кандидатных профагов не имели близкородственных фагов из числа таксономически охарактеризованных, и, согласно стандартам таксономической классификации вирусов ICTV, могли быть помещены в новые вирусные рода при условии доказательства их вирусной природы. В ходе исследования было продемонстрировано, что один из обнаруженных кандидатных профагов в действительности является активным кольцевым профагом, поддерживающимся в цитоплазме штамма B. thuringiensis VKM B-83. Бактериофаг был описан по стандартам ICTV и был отнесен к новому вирусному роду Pushchinovirus и новому подсемейству Skryabinvirinae.

Научно-практическое значение

Исследование разнообразия циркулярных плазмидных профагов, инфицирующих бактерии группы B. cereus, имеет важное практическое значение в области микробиологии, биотехнологии и общественного здравоохранения.

Кольцевые плазмидные профаги часто несут гены, которые кодируют факторы вирулентности и устойчивости к антибиотикам, что делает их критическими факторами возникновения патогенных штаммов. Путем изучения разнообразия таких профагов возможно получить представление о механизмах эволюции устойчивости к противомикробным препаратам, что позволит разработать более эффективные диагностические и терапевтические стратегии борьбы с инфекциями, вызванными бактериями этой группы. Кроме того, глубокое понимание генетики таких профагов может помочь в разработке биотехнологических инструментов для фаговой терапии, биоремедиации и биопроизводства. Таким образом, наше исследование разнообразия кольцевых плазмидных профагов в группе В. свгвш повышает возможность разработки практических решений для борьбы с нежелательными бактериями, для применения в медицине и защите окружающей среды.

Личный вклад автора

Личный вклад автора заключался в анализе данных литературы, разработке научных гипотез и предположений, планировании экспериментов и проведении исследований, внедрении новых методов в лабораторную практику, обработке результатов, подготовке публикаций, представлении результатов экспериментов на конференциях.

Положения, выносимые на защиту

1) В ходе данного исследования выявлено, что около 6% (28 из 474) всех секвенированных и доступных в базе данных GenBank на март 2020 плазмид бактерий группы В. свгвш в диапазоне 15-500 тпн могут являться активными плазмидными профагами. Двадцать три из 28 идентифицированных геномотипов не имеют близких (30% и более нуклеотидной идентичности) родственников из числа таксономически классифицированных бактериофагов, что позволяет рассматривать их как потенциальных представителей новых вирусных таксонов.

2) Экспериментально подтверждено существование профага vB_BtS_B83 в форме кольцевой эписомы в цитоплазме хозяйского штамма В. thuгingiвnsis VKM

B-83. Профаг vB_BtS_B83 является интактным и способен индуцироваться как под действием митомицина С, так и спонтанно.

3) В силу значительной генетической дистанции между vB_BtS_B83 и его ближайшим родственником, бактериофагом BMBtp14, а также генетической удаленности этих бактериофагов от таксономически классифицированных вирусов, для формальной классификации vB_BtS_B83 и BMBtp14 были предложены три новых таксона: род Pushchinovirus, род Bembunaquatrovirus и подсемейство Skryabinvirinae.

Степень достоверности и апробация работы

Работа выполнена в лаборатории биологии вирусов бактерий Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина Российской академии наук - обособленного подразделения Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный исследовательский центр «Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук».

Полученные результаты, заключение и выводы, сформулированные в диссертации, отвечают целям и задачам работы. Достоверность результатов исследований подтверждена применением современных методов, адекватных подходов, компьютерных программ для обработки данных и использованием сертифицированного оборудования для измерения. Часть работы выполнена при поддержке Philip Morris Sales and Marketing по программе "System Biology Fellowship" по теме: "Expanding the understanding of phage biodiversity through experimental validation of circular plasmid prophages of Bacillus", 2022-2023 (персональный грант).

Основные материалы диссертации были представлены на следующих конференциях: на международных школах конференциях «Биология - наука XXI века» (Пущино, РФ, 2010, 2021), на Пущинской школе-конференции «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов» (Пущино, РФ), на конференции «Геномное секвенирование и редактирование 2019: NGS2019» (Москва, 2019), на конференции на конференции «Проблема

антибиотикоустойчивости микроорганизмов и пути ее решения» (Санкт-Петербург, 16-17 июня 2022).

По теме диссертационной работы опубликовано 4 работы, в том числе 3 статьи в международных журналах первого и второго квартиля по Web of Science.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка используемой литературы, списка работ опубликованных по теме диссертации. Работа изложена на 108 страницах, содержит 18 таблиц и 27 рисунков. Список используемой литературы включает 149 наименований.

Благодарности

Автор искренне признателен сотрудникам, способствующим выполнению данной работы: Казанцевой Олесе Андреевне, Бузикову Рустаму Мансуровичу, Скорыниной Анне Валерьевне, а также всем сотрудникам лаборатории биологии вирусов бактерий.

Автор особо признателен своему научному руководителю Шадрину Андрею Михайловичу за значительный вклад в работу над кандидатской диссертацией на всех этапах, значимые замечания и важные советы при написании диссертации.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Бактериофаги и разнообразие их жизненных циклов

В огромном мире микробиологии бактериофаги, также известные как фаги, занимают примечательное положение как самые многочисленные и разнообразные биологические сущности на Земле [1]. Эти микроскопические паразиты были неотъемлемой частью экосистемы планеты на протяжении миллиардов лет, оказывая огромное влияние на динамику популяций бактерий [1].

Бактериофаги — это вирусы, которые специфически инфицируют и размножаются внутри бактериальных клеток. Термин «бактериофаг» происходит от греческих слов «bacteria», означающих бактерии, и «phagein», означающих «пожирать». Эти вирусы были впервые обнаружены британским микробиологом Фредериком Твортом в 1915 году, а затем независимо описаны Феликсом д'Эрелем, франко-канадским микробиологом, в 1917 году [2].

Бактериофаги играют решающую роль в поддержании баланса микробных популяций в различных экосистемах. Они действуют как естественные регуляторы, контролируя количество бактерий, предотвращая чрезмерный рост и обеспечивая экологическую стабильность [3]. Фаги оказывают значительное влияние на круговорот питательных веществ и динамику микробных сообществ в водной среде, почве и даже в микробиоте кишечника человека.

В последние годы возобновился интерес к фаготерапии, использованию бактериофагов для лечения бактериальных инфекций [4]. Фаговая терапия предлагает потенциальный альтернативный или дополнительный подход к борьбе с бактериальными патогенами с множественной лекарственной устойчивостью. Фаги могут специально «нацеливаться» и убивать патогенные бактерии, оставляя нетронутой полезную микробиоту [4]. В настоящее время проводятся обширные исследования по использованию терапевтического потенциала бактериофагов в клинических условиях [5].

Помимо медицинского применения, бактериофаги нашли применение в различных отраслях промышленности. Их можно использовать в качестве агентов

биоконтроля в сельском хозяйстве для борьбы с патогенами растений, снижая зависимость от химических пестицидов [6]. Фаги также находят применение в области безопасности пищевых продуктов, где они используются для контроля бактериального загрязнения на предприятиях по производству и переработке пищевых продуктов [7].

Бактериофаги обладают специфичной структурой, которая позволяет им заражать бактерий и размножаться внутри клеток. Обычно фаги состоят из нуклеиновой кислоты, ДНК или РНК, окруженной белковой оболочкой, известной как капсид. Некоторые бактериофаги также обладают внешней оболочкой, полученной из мембраны бактериальной клетки-хозяина. Капсид может иметь различную форму, в том числе икосаэдрическую, нитевидную или сложную.

Бактериофаги подразделяются на разные группы в зависимости от их морфологических характеристик, структуры генома и стратегии жизненного цикла. Основные системы классификации включают Балтиморскую классификацию и классификацию Международного комитета по таксономии вирусов (ЮТУ). Классификация 1СТУ делит бактериофагов на множество таксонов самых разнообразных рангов на основании из геномного родства [8].

Бактериофаги обладают двумя основными типами жизненных циклов: литического цикла и лизогенного цикла. В литическом цикле фаги активно размножаются внутри бактерии-хозяина, вызывая ее гибель и высвобождение нового поколения фагов. Во время лизогенного цикла фаг сохраняется внутри клетки-хозяина, интегрируя свою ДНК в бактериальный геном (интегрированный профаг) либо оставаясь в цитоплазме (экстрахромосомный профаг), и реплицируется вместе с геномом хозяина, передаваясь дочерним клеткам при делении. На этой стадии бактериофаг находится в состоянии профага. Профаг может оставаться в таком спящем состоянии внутри бактериальной клетки в течение длительных периодов времени, иногда активируясь и вступая в литический цикл. Переключение из лизогенного в литическое состояние, известное как индукция профага, может быть вызвано различными факторами, такими как стресс под воздействием окружающей среды, повреждение ДНК или сигналы клетки-

хозяина. Индукция профага запускает экспрессию специфических генов, которые инициируют литический цикл и в конечном итоге приводят к лизису клетки -хозяина и высвобождению новых фагов.

Профаги часто придают бактериям-хозяевам дополнительные признаки, такие как устойчивость к антибиотикам [9]. Интеграция профагов в геном хозяина чаще всего опосредована сайт-специфическими событиями рекомбинации между фаговой и бактериальной ДНК.

Изучение профагов обнаруживает разнообразие форм и типов, включая интегрированные, внехромосомные, кольцевые и линейные варианты. Эти разные типы профагов демонстрируют различные характеристики и поведение в бактериальных клетках. Интегрированные профаги становятся частью бактериального генома, тогда как внехромосомные профаги существуют как отдельные молекулы. Исследования, направленные на изучение разнообразия профагов расширяет наши знания об их биологии, влиянии на бактериальные популяции и потенциальных применениях в биотехнологии и медицине.

1.2 Разнообразие плазмидных профагов бактерий

Известно уже около двух десятков умеренных бактериофагов с двуцепочечной ДНК, реплицирующихся как кольцевые плазмиды в состоянии профага. Это явление было впервые замечено задолго до эры секвенирования нового поколения (NGS), когда было экспериментально продемонстрировано, что ряд фагов образуют плазмидные профаги, включая такие фаги как SU-111 и phi202. Профаг миовируса P1, заражающего штамм E. coli K12, был первым обнаруженным кольцевым плазмидным профагом [10], а затем стал модельным объектом в молекулярной биологии наряду с бактериофагами лямбда и Т4. Его репликация в виде плазмиды с низким числом копий была тщательно исследована [11], и ключевые белки этого процесса были полностью идентифицированы.

Поскольку услуги секвенирования генома становятся все более и более доступными, о бактериофагах с кольцевыми плазмидными профагами сообщается

все чаще, и все больше исследователей считают кольцевой профаг альтернативным вариантом лизогенного цикла, помимо хорошо известного классического сценария, который подразумевает интеграцию фагового генетического материала в ДНК бактерии-хозяина.

Несколько фагов с экспериментально подтвержденными плазмидными профагами перечислены в таблице 1.

Таблица 1. Некоторые примеры фагов с экспериментально подтвержденными кольцевыми плазмидными профагами

®ar Год публикации Размер генома Механизм упаковки ДНК Белки разделения плазмид Рекомбиназы Морфо тип Хозяин Номер GenBank Исто чник

Ecsherichia phage P1 1951 94'800 Headful РагА-1а-АТФаза; РагВ Сайт-специфическая тирозин-рекомбиназа Cre M E. coli NC_005856 [11]

Clostridium virus c-st 2005 185'683 DTR (404-п.н.) ТиЪг; ТиЪЯ Сайт-специфическая тирозин-рекомбиназа семейства Xer S C. botulinu m AP008983 [12, 13]

Bacillus phage IEBH 2011 53'104 Headful РагМ-подобный белок; Белок с доменом КИИ S B. cereus NC_011167 [14]

Clostridium phage phiCD38-2 2011 41'090 Headful РагА-1Ь- АТФаза; РагВ-Ш Одна сайт-специфичная тирозин-рекомбиназа, напоминающая рекомбиназы семейства Xer; Малая сериновая рекомбиназа подсемейства Резолваз и инвертаз S C. difficile NC_015568 [15]

Vibrio phage pVv01 2014 79'263 вероятно, headful РагА-1ЬАТФаза; Белок с доменом КИИ Три сайт-специфические тирозин-рекомбиназы, сходные с рекомбиназами семейства Xer. M V. vulnificus HG803186 [16]

Bacillus phage Bp8p-C 2015 151 '417 Предположите льно LTR РагМ-подобный белок; белок с доменом ИТИ М B. pumilus KJ010547 [17]

Enterobact eria phage D6 2018 91' 159 не определен РагА-1Ь-типа АТФаза; Белок с доменом КИИ Одна сайт-специфическая тирозин-рекомбиназа, напоминающая P1, Cre рекомбиназа; Малая сериновая рекомбиназа подсемейства резольваз и инвертаз M E. coli NC_050154 [18]

Условные обозначения: DTR: прямые концевые повторы, LTR: длинные концевые повторы, RHH: лента-спираль-спираль, HTH: спираль-поворот-спираль, M:

миовирус, S: сифовирус.

1.3 Основные принципы геномной организации плазмидных профагов

Как видно из таблицы 1 в предыдущем разделе, несмотря на то, что изученные плазмидные профаги были изолированы от эволюционно отдаленных бактерий, все они обладают характеристиками, обеспечивающими внехромосомную репликацию, включая наличие белков, которые присутствуют и у бактерий, где они играют роль в разделении плазмид и в разрешении хромосомных и плазмидных димеров после репликации.

Примерами таких белков являются две родственные сайт-специфические тирозиновые рекомбиназы, XerC и XerD, кодируемые большинством бактерий, у которых эти белки служат для разрешения димеров кольцевых хромосом и плазмид для обеспечения правильного распределения генетического материала в дочерних клетках [19]. Большинство фагов, формирующих кольцевые плазмидные профаги, обладают одной или двумя тирозинрекомбиназами, родственными XerCD, которые, как полагают, участвуют в разрешении димерных форм фаговой ДНК после репликации профага-плазмиды (табл. 1). Однако сайт-специфические тирозин-рекомбиназы могут выполнять и другие функции, в первую очередь интеграцию и эксцизию (процесс, обратный интеграции) мобильных генетических элементов. Так, например, X интеграза, член-основатель семейства белков тирозин-рекомбиназ, обеспечивает интеграцию ДНК бактериофага лямбда в хромосому E. coli [19]. Даже рекомбиназы XerC и XerD при определенных условиях действуют как интегразы, как это было показано для нитчатого бактериофага Vibrio cholerae СТХф (отряд Tubulavirales, семейство Inoviridae), который рекрутирует рекомбиназы XerC и XerD своего бактериального хозяина для интеграции [20].

Другое, неродственное, семейство сайт-специфических рекомбиназ включает сериновые рекомбиназы, которые, как и сайт-специфические тирозин-рекомбиназы, также не являются чем-то необычным для фаговых геномов. Такие рекомбиназы могут функционировать как резольвазы, инвертазы, транспозазы и интегразы. Однако, в отличие от тирозиновых рекомбиназ, в случае сериновых

рекомбиназ возможно с определенной степенью достоверности различать их функции, путем оценки длины и расположения доменов в этих белках [21, 22].

Таким образом, наличие тирозиновых и сериновых рекомбиназ само по себе не является диагностическим признаком бактериофагов с кольцевыми плазмидными профагами.

К такому же заключению можно прийти и в отношении белков, участвующих в разделении плазмид, - еще одной группы белков, часто обнаруживающихся у бактериофагов, реплицирующихся внехромосомно в состоянии кольцевых плазмид. Существует три основных класса систем сегрегации плазмид, каждый из которых включает три компонента: (1) моторный белок, (2) небольшой ДНК-связывающий адаптерный белок, кодируемый, в абсолютном большинстве случаев, непосредственно ниже моторного белка, и (3) центромероподобную область ДНК, с которой связывается белок-адаптер [23].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пилигримова Эмма Глебовна, 2024 год

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

дцДНК - двуцепочечная дезоксирибонуклеиновая кислота

РНК - рибонуклеиновая кислота пн - пар нуклеотидов тпн - тысяч пар нуклеотидов фаг - бактериофаг

ЦПП - циркулярные плазмидные профаги

DTR (direct terminal repeats) - прямые концевые повторы

HTH (helix-turn-helix) - домен спираль-поворот-спираль

ICTV - Международный комитетом по таксономии вирусов

LTR (long terminal repeats) - длинные концевые повторы

NGS - секвенирование следующего поколения

RHH (ribbon-helix-helix) - домен лента-спираль-спираль

VKM - Всероссийская коллекция микроорганизмов

WGS - полногеномное секвенирование

cos - липкий концевой сайт (cohesive end site)

pac - сайт упаковки (packaging site)

ATCC - американская коллекция типовых культур (American Type Culture

Collection)

нт - нуклеотиды

а.о. - аминокислотные остатки

ОРС - открытая рамка считывания

CDS - белок-кодирующий ген

БОЕ - бляшкообразующие единицы

1. Clokie M.R., Millard A.D., Letarov A.V., Heaphy S. Phages in nature.// Bacteriophage. 2011 Jan 1;1(1):31-45.

2. Duckworth D.H. Who discovered bacteriophage?// Bacteriological reviews. 1976 Dec;40(4):793-802.

3. Chevallereau A., Pons B.J., van Houte S, Westra E.R. Interactions between bacterial and phage communities in natural environments.// Nature Reviews Microbiology. 2022 Jan;20(1):49-62.

4. Gordillo Altamirano F.L., Barr J.J. Phage therapy in the postantibiotic era.// Clinical microbiology reviews. 2019 Mar 20;32(2): 10-128.

5. Górski A., Miçdzybrodzki R., Wçgrzyn G., Jonczyk-Matysiak E., Borysowski J., Weber-D^browska B. Phage therapy: Current status and perspectives.// Medicinal research reviews. 2020 Jan;40(1):459-63.

6. Sieiro C., Areal-Hermida L., Pichardo-Gallardo Á., Almuiña-González R., De Miguel T., Sánchez S., Sánchez-Pérez Á., Villa T.G. A hundred years of bacteriophages: Can phages replace antibiotics in agriculture and aquaculture?// Antibiotics. 2020 Aug 7;9(8):493.

7. Cristobal-Cueto P., García-Quintanilla A., Esteban J., García-Quintanilla M. Phages in food industry biocontrol and bioremediation.// Antibiotics. 2021 Jun 28;10(7):786.

8. Turner D., Kropinski A.M., Adriaenssens E.M. A roadmap for genome-based phage taxonomy.// Viruses. 2021 Mar 18;13(3):506.

9. 9. Pfeifer E., Bonnin R.A., Rocha E.P. Phage-plasmids spread antibiotic resistance genes through infection and lysogenic conversion.// MBio. 2022 Oct 26;13(5):e01851-22.

10. Sengupta, M., Nielsen, H. J., Youngren, B. & Austin, S. P1 plasmid segregation: Accurate redistribution by dynamic plasmid pairing and separation.// J. Bacteriol. 192, 1175-1183. 2010.

11. Lobocka, M. B., Rose, D. J., Plunkett III, G., Rusin, M., Samojedny, A., Lehnherr, H., & Blattner, F. R. Genome of bacteriophage P1.// Journal of bacteriology, 2001. 186(21), 7032-7068..

12. Sakaguchi, Y., Hayashi, T., Kurokawa, K., Nakayama, K., Oshima, K., Fujinaga, Y., & Oguma, K. The genome sequence of Clostridium botulinum type C neurotoxin-converting phage and the molecular mechanisms of unstable lysogeny.// Proceedings of the National Academy of Sciences, 2005.102(48), 1747217477.

13. Oliva, M. A., Martin-Galiano, A. J., Sakaguchi, Y. & Andreu, J. M. Tubulin homolog tubz in a phage-encoded partition system.// Proc. Natl. Acad. Sci. 2012. USA 109, 7711-7716.

14. Smeesters P.R., Dreze P.A., Bousbata S., Parikka K.J., Timmery S., Hu X., Perez-Morga D., Deghorain M., Toussaint A., Mahillon J., Van Melderen L. Characterization of a novel temperate phage originating from a cereulide-producing Bacillus cereus strain.// Research in microbiology. 2011 May 1;162(4):446-59.

15. Sekulovic, O., Meessen-Pinard, M. & Fortier, L. C. Prophage-stimulated toxin production in Clostridium difficile nap1/027 lysogens.// J. Bacteriol. 2001. 193, 27262734.

16. Hammerl, J. A., Klevanskaa, K., Strauch, E. & Hertwig, S. Complete nucleotide sequence of pVv01, a P1-like plasmid prophage of Vibrio vulnificus.//2014. Genome Announc.

17. Yuan Y, Peng Q, Wu D, Kou Z, Wu Y, Liu P, Gao M. Effects of actin-like proteins encoded by two Bacillus pumilus phages on unstable lysogeny, revealed by genomic analysis.// Applied and Environmental Microbiology. 2015 Jan 1;81(1):339-50.

18. Gilcrease, E. B. & Casjens, S. R. The genome sequence of Escherichia coli tailed phage D6 and the diversity of Enterobacteriales circular plasmid prophages.// Virology 515, 203-214. 2018.

19. Midonet C., Barre F.X. Xer site-specific recombination: Promoting vertical and horizontal transmission of genetic information.// Mobile DNA III. 2015 May 30:163-82.

20. Huber, K. E. & Waldor, M. K. Filamentous phage integration requires the host recombinases XerC and XerD.// Nature 417, 656-659. 2002.

21. Smith M.C. Phage-encoded serine integrases and other large serine recombinases.// Mobile DNA iii. 2015 May 30:253-72.

22. Marshall Stark W. The serine recombinases.// Mobile DNA III. 2015 May 30:73-89.

23. Salje, J., Gayathri, P. & Lowe, J. The parMRC system: Molecular mechanisms of plasmid segregation by actin-like filaments.// Nat. Rev. Microbiol. 2010.8, 683-692.

24. Pratto F., Cicek A., Weihofen W.A., Lurz R., Saenger W., Alonso J.C. Streptococcus pyogenes pSM19035 requires dynamic assembly of ATP-bound ParA and ParB on parS DNA during plasmid segregation.// Nucleic acids research. 2008 Jun 1;36(11):3676-89.

25. Heyer, A. Characterization of a novel phage-encoded actin-like protein and the function of the ChrSA two-component system in Corynebacterium glutamicum.// 2013. Ph.D. thesis, Heinrich-Heine-University, PhD thesis, Heinrich-Heine-University Dusseldorf

26. Garneau, J. R., Depardieu, F., Fortier, L. C., Bikard, D. & Monot, M. Phageterm: A tool for fast and accurate determination of phage termini and packaging mechanism using next-generation sequencing data.// Sci. Rep.2017.

27. Russell, D. A. Sequencing, assembling, and finishing complete bacteriophage genomes.// Bacteriophages. 2018. 1681, 109-125.

28. Barylski, J., Nowicki, G. & Gozdzicka-Jozefiak, A. The discovery of phiAGATE, a novel phage infecting Bacillus pumilus, leads to new insights into the phylogeny of the subfamily Spounavirinae.// PLoS One 9, 2014. e86632.

29. Gilcrease, E. B. & Casjens, S. R. The genome sequence of Escherichia coli tailed phage D6 and the diversity of Enterobacteriales circular plasmid prophages.// Virology 2018. 515, 203-214.

30. Hatfull G.F. Bacteriophage genomics.// Current opinion in microbiology. 2008 Oct 1;11(5):447-53.

31. Hurwitz, B. L., Ponsero, A., Thornton, J. & U'Ren, J. M. Phage hunters: Computational strategies for finding phages in large-scale 'omics datasets.// Virus Res. 2018. 244, 110-115.

32. Fu, Y., Wu, Y., Yuan, Y. & Gao, M. Prevalence and diversity analysis of candidate prophages to provide an understanding on their roles in Bacillus thuringiensis.// Viruses.2019.

33. Hertel R., Rodriguez D.P., Hollensteiner J., Dietrich S., Leimbach A., Hoppert M., Liesegang H., Volland S. Genome-based identification of active prophage regions by next generation sequencing in Bacillus licheniformis DSM13.// PLoS One. 2015. Mar 26;10(3):e0120759.

34. Sakaguchi Y., Hayashi T., Kurokawa K., Nakayama K., Oshima K., Fujinaga Y., Ohnishi M., Ohtsubo E., Hattori M., Oguma K. The genome sequence of Clostridium botulinum type C neurotoxin-converting phage and the molecular mechanisms of unstable lysogeny.// Proceedings of the National Academy of Sciences. 2005 Nov 29;102(48):17472-7.

35. Hammerl, J. A., Klevanskaa, K., Strauch, E. & Hertwig, S. Complete nucleotide sequence of pVv01, a P1-like plasmid prophage of Vibrio vulnificus.// Genome Announc.2014

36. Piligrimova, E.G., Kazantseva, O.A., Kazantsev, A.N., Nikulin, N.A., Skorynina, A.V., Koposova, O.N., Shadrin, A.M. Putative plasmid prophages of Bacillus cereus sensu lato may hold the key to undiscovered phage diversity. // Scientific reports. 2021 Apr 7;11(1):7611.

37. Casjens, S. R. & Gilcrease, E. B. Determining DNA packaging strategy by analysis of the termini of the chromosomes in tailed-bacteriophage virions.// Methods Mol. Biol. (Clifton, N.J.) 2009. 502, 91-111.

38. Utter B., Deutsch D.R., Schuch R., Winer B.Y., Verratti K., Bishop-Lilly K., Sozhamannan S., Fischetti V.A. Beyond the chromosome: the prevalence of unique extrachromosomal bacteriophages with integrated virulence genes in pathogenic Staphylococcus aureus.// PLoS One. 2014. Jun 25;9(6):e100502.

39. https: //ictv. global/taxonomy

40.https://ictv.global/taxonomy/taxondetails?taxnode id=202207120&taxon nam e=Caudoviricetes

41. Gillis, A.; Mahillon, J. Phages preying on Bacillus anthracis, Bacillus cereus, and Bacillus thuringiensis: Past, present and future.// Viruses 2014. 6, 2623-2672.

42. Erez, Z.; Steinberger-Levy, I.; Shamir, M.; Doron, S.; Stokar-Avihail, A.; Peleg, Y.; Melamed, S.; Leavitt, A.; Savidor, A.; Albeck, S.; et al. Communication between viruses guides lysis-lysogeny decisions.// Nature 2017, 541, 488.

43. Stokar-Avihail, A.; Tal, N.; Erez, Z.; Lopatina, A.; Sorek, R. Widespread utilization of peptide communication in phages infecting soil and pathogenic bacteria.// Cell Host Microbe 2019., 25, 746-755

44. Walter, T.M.; Aronson, A.I. Transduction of certain genes by an autonomously replicating Bacillus thuringiensis phage.// Appl. Environ. Microbiol. 1991, 57, 10001005

45. Ruhfel, R.; Thorne, C. Physical and Genetic Characterisation of the Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki HD-1 extrachromosomal temperate phage TP-21.// In Proceedings of the 88th Annual Meeting of the American Social Microbiology Abstracts, Washington, DC, USA, 8-13 May 1988; American Society for Microbiology: Washington, DC, USA.

46. Aronson, A.I.; Beckman, W. Transfer of chromosomal genes and plasmids in Bacillus thuringiensis.// Appl. Environ. Microbiol. 1987, 53, 1525-1530

47. Inal, J.M.; Karunakaran, K.V. phi 20, a temperate bacteriophage isolated from Bacillus anthracis exists as a plasmidial prophage.// Curr. Microbiol. 1996, 32, 171-175

48. Smeesters, P.R.; Dreze, P.A.; Bousbata, S.; Parikka, K.J.; Timmery, S.; Hu, X.; Perez-Morga, D.; Deghorain, M.; Toussaint, A.; Mahillon, J.; et al. Characterization of a novel temperate phage originating from a cereulide-producing Bacillus cereus strain.// Res. Microbiol. 2011, 162, 446-459.

49. Lewis, I.M.; Worley, G. Bacteriophagy of Bacillus mycoides with reference to effect on dissociation and transmission by spores.// J. Bacteriol. 1936, 32, 195-198.

50. Sorokin, A. Bacillus thuringiensis genetics and phages—From transduction and sequencing to recombineering.// In Bacillus Thuringiensis Biotechnology;

Sansinenea, E., Ed.; Springer The Netherlands: Dordrecht, The Netherlands, 2012; pp. 131-157

51. Garneau J.R., Depardieu F., Fortier L.C., Bikard D., Monot M. PhageTerm: a tool for fast and accurate determination of phage termini and packaging mechanism using next-generation sequencing data.// Scientific reports. 2017 Aug 15;7(1):8292.

52. Mousset S., Thomas R. Ter, a function which generates the ends of the mature lambda chromosome.// Nature. 1969; 221:242-244

53. Feiss M., Campbell A. Duplication of the bacteriophage lambda cohesive end site: genetic studies.// J.Mol. Biol. 1974; 83:527-540

54. Casjens S. R., Gilcrease E. B. Determining DNA packaging strategy by analysis of the termini of the chromosomes in tailed-bacteriophage virions// Bacteriophages. Humana Press, 2009

55. Adams M.B., Hayden M., Casjens S. On the sequential packaging of bacteriophage P22 DNA.// J. Virol. 1983; 46:673-677

56. Pile-up Analysis Using Starts & Ends. Available online: https://cpt.tamu.edu/computer-resources/pause/ (accessed on 29 May 2019).

57. Tavares P., Zinn-Justin S., Orlova E.V. Genome gating in tailed bacteriophage capsids.// Viral Molecular Machines. 2011. Nov 8:585-600.

58. Lokareddy R.K., Hou C.F., Li F., Yang R., Cingolani G. Viral small terminase: A divergent structural framework for a conserved biological function.// Viruses. 2022 Oct 8;14(10):2215..

59. Merrill B.D., Ward A.T., Grose J.H., Hope S. Software-based analysis of bacteriophage genomes, physical ends, and packaging strategies.// BMC genomics. 2016 Dec;17:1-6.

60. Casjens S., Hayden M. Analysis in vivo of the bacteriophage P22 headful nuclease.// J. Mol. Biol. 1988; 199:467-474

61. Soding J., Biegert A., Lupas A. N. The HHpred interactive server for protein homology detection and structure prediction //Nucleic acids research. 2005. V. 33. №. suppl_2. p. W244-W248

62. Ackermann H. W. Frequency of morphological phage descriptions in the year 2000 //Archives of virology. 2001 V. 146. №. 5. p. 843-857.

63.. George M., Bukhari A.I.. Heterogeneous host DNA attached to the left end of mature bacteriophage Mu DNA.// Nature. 1981; 292:175-176

64. Groenen M.A., van de Putte P. Mapping of a site for packaging of bacteriophage Mu DNA.// Virology. 1985; 144:520-522

65. Russell D. A. Sequencing, assembling, and finishing complete bacteriophage genomes //Bacteriophages. Humana Press, New York, NY, 2018. p. 109-125

66. Liu Y., Du J., Lai Q., Zeng R., Ye D., Xu J., Shao Z. Proposal of nine novel species of the Bacillus cereus group.// International journal of systematic and evolutionary microbiology. 2017 Aug;67(8):2499-508.

67. Sievers F., Wilm A., Dineen D., Gibson T.J., Karplus K., Li W., Lopez R., McWilliam H., Remmert M., Söding J., Thompson J.D. Fast, scalable generation of high-quality protein multiple sequence alignments using Clustal Omega.// Molecular systems biology. 2011;7(1):539.

68. Sf Altschul. Basic local alignment search tool.// J Mol Biol. 1990;215:403-10.

69. Soding, J., Biegert, A. & Lupas, A. N. The HHPRED interactive server for protein homology detection and structure prediction.// Nucleic Acids Res.2005

70. Contreras-Moreira, B. & Vinuesa, P. Get_homologues, a versatile software package for scalable and robust microbial pangenome analysis.// Appl. Environ. Microbiol. 2013. 79, 7696-7701. https://doi.org/10.1128/AEM.02411-13

71. Tatusov, R. L., Koonin, E. V. & Lipman, D. J. A genomic perspective on protein families.// Science 2007. 278(5338), 631-637.

72. Kristensen D.M., Kannan L., Coleman M.K., Wolf Y.I., Sorokin A., Koonin E.V., Mushegian A. A low-polynomial algorithm for assembling clusters of orthologous groups from intergenomic symmetric best matches.// Bioinformatics. 2010. Jun 15;26(12): 1481-7.

73. Shannon P., Markiel A., Ozier O., Baliga N.S., Wang J.T., Ramage D., Amin N., Schwikowski B., Ideker T. Cytoscape: a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks.// Genome research. 2003 Nov 1;13(11):2498-504.

74. Sullivan, M. J., Petty, N. K. & Beatson, S. A. Easyfig: A genome comparison visualizer.// Bioinformatics 2010. 27, 1009-1010.

76. Skorynina, A. V., Piligrimova, E. G., Kazantseva, O. A., Kulyabin, V. A., Baicher, S. D., Ryabova, N. A., & Shadrin, A. M. (2020). Bacillus-infecting bacteriophage Izhevsk harbors thermostable endolysin with broad range specificity.// PLoS One, 15(11), e0242657.

77. Bankevich A. et al. SPAdes: a new genome assembly algorithm and its applications to single-cell sequencing //Journal of computational biology. 2012. V. 19. -№. 5. p. 455-477.

78. Pile-up Analysis Using Starts & Ends. Available online: https://cpt.tamu.edu/computer-resources/pause/ (accessed on 29 May 2019)

79. Brettin T., Davis J.J., Disz T., Edwards R.A., Gerdes S., Olsen G.J., Olson R., Overbeek R., Parrello B., Pusch G.D., Shukla M. RASTtk: a modular and extensible implementation of the RAST algorithm for building custom annotation pipelines and annotating batches of genomes.// Scientific reports. 2015 Feb 10;5(1):8365.

80. Laslett, Dean, and Bjorn Canback. ARAGORN, a program to detect tRNA genes and tmRNA genes in nucleotide sequences.// Nucleic acids research 32.1. 2004. 11-16.

81. Lowe T. M., Eddy S. R. tRNAscan-SE: a program for improved detection of transfer RNA genes in genomic sequence //Nucleic acids research. 1997. V. 25. №. 5. -p. 955-964.

82. Stothard P., Wishart D. S. Circular genome visualization and exploration using CGView //Bioinformatics. 2004. V. 21. №. 4. p. 537-539.

83. Zafar N., Mazumder R., Seto D. CoreGenes: a computational tool for identifying and cataloging" core" genes in a set of small genomes //BMC bioinformatics. 2002. V. 3. №. 1. p. 12.

84. Grazziotin A. L., Koonin E. V., Kristensen D. M. Prokaryotic virus orthologous groups (pVOGs): a resource for comparative genomics and protein family annotation //Nucleic acids research. 2016. С. gkw975.

85. Vinuesa P., Ochoa-Sanchez L. E., Contreras-Moreira B. GET_PHYLOMARKERS, a software package to select optimal orthologous clusters for phylogenomics and inferring pan-genome phylogenies, used for a critical geno-taxonomic revision of the genus Stenotrophomonas //Frontiers in microbiology. 2018. V. 9.

86. Kumar S, Stecher G, Li M, Knyaz C, Tamura K. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms.// Molecular biology and evolution. 2018 Jun;35(6):1547.

87. Edgar R. C. MUSCLE: multiple sequence alignment with high accuracy and high throughput //Nucleic acids research. 2004. V. 32. №. 5. p. 1792-1797.

88. Whelan S., Goldman N. A general empirical model of protein evolution derived from multiple protein families using a maximum-likelihood approach// Molecular biology and evolution. 2001. V. 18. №. 5. p. 691-699.

89. Rambaut, A. FigTree 1.4.4. A graphical viewer of phylogenetic trees and a program for producing publication-ready figures. Доступно онлайн: http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/ (доступ 29 мая 2019).

90. Shannon P., Markiel A., Ozier O., Baliga N.S., Wang J.T., Ramage D., Amin N., Schwikowski B., Ideker T. Cytoscape: a software environment for integrated models of biomolecular interaction networks.// Genome research. 2003. Nov 1;13(11):2498-504.

91. Bolotin A., Gillis A., Sanchis V., Nielsen-LeRoux C., Mahillon J., Lereclus D., Sorokin A. Comparative genomics of extrachromosomal elements in Bacillus thuringiensis subsp. israelensis.// Research in microbiology. 2017 May 1;168(4):331-44.

92. Doggett N.A., Stubben C.J., Chertkov O., Bruce D.C., Detter J..C, Johnson S.L., Han C.S.. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis serovar israelensis strain HD-789.// Genome announcements. 2013. Dec 26;1(6):10-128.

93. Johnson S.L., Daligault H.E., Davenport K.W., Jaissle J., Frey K.G., Ladner J.T., Broomall S.M., Bishop-Lilly K.A., Bruce D.C., Gibbons H.S., Coyne S.R. Complete

genome sequences for 35 biothreat assay-relevant Bacillus species.// Genome announcements. 2015 Apr 30;3(2): 10-128.

94. Gillis A., Guo S., Bolotin A., Makart L., Sorokin A., Mahillon J. Detection of the cryptic prophage-like molecule pBtic235 in Bacillus thuringiensis subsp. israelensis.// Research in microbiology. 2017 May 1;168(4):319-30.

95. Gillis A., Guo S., Bolotin A., Makart L., Sorokin A., Mahillon J. Detection of the cryptic prophage-like molecule pBtic235 in Bacillus thuringiensis subsp. israelensis.// Research in microbiology. 2017 May 1;168(4):319-30.

96. https: //mj sull. github .io/Easyfig/

97. Mcguffin, L. J., Bryson, K. & Jones, D. T. The PSIPRED protein structure prediction server.// J. Mol. Biol. 16, 404-405. 2000.

98. Miyazaki, K., Hase, E. & Maruya, T. Complete genome sequence of Bacillus cereus strain PL1, isolated from soil in Japan.// 2020. Microbiol. Resour. Announc.

99. Lapidus A., Goltsman E., Auger S., Galleron N., Segurens B., Dossat C., Land M.L., Broussolle V., Brillard J., Guinebretiere M.H., Sanchis V. Extending the Bacillus cereus group genomics to putative food-borne pathogens of different toxicity.// Chemico-biological interactions. 2008 Jan 30;171(2):236-49.

100. Zuo W, Li J, Zheng J, Zhang L, Yang Q, Yu Y, Zhang Z, Ding Q. Whole genome sequencing of a multidrug-resistant Bacillus thuringiensis HM-311 obtained from the Radiation and Heavy metal-polluted soil.// Journal of Global Antimicrobial Resistance. 2020 Jun 1;21:275-7.

101. Li Q., Xu L.Z., Zou T., Ai P., Huang G.H., Li P., Zheng A.P. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis strain HD521.// Standards in genomic sciences. 2015 Dec;10(1):1-8.

102. Piligrimova E.G., Kazantseva O.A., Nikulin N.A., Shadrin A.M. Bacillus phage vB_BtS_B83 previously designated as a plasmid may represent a new Siphoviridae genus.// Viruses. 2019 Jul 7;11(7):624.

103. Cheng, F. et al. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis YC-10, a novel active strain against plant-parasitic nematodes.// J. Biotechnol. 2015. 210, 17-18.

104. Day, M., Ibrahim, M., Dyer, D. & Bulla, L. Genome sequence of Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki strain HD-1.// Genome Announc. 2014.

105. Johnson, S. L. et al. Finished genome sequence of Bacillus cereus strain 03BB87, a clinical isolate with B. anthracis virulence genes.// Genome Announc. (2015).

106. Zhu, J. et al. The complete genome sequence of Bacillus thuringiensis serovar Hailuosis YWC2-8. J.// Biotechnol. 2016. 219, 38-39.

107. Zhu, L. et al. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis serovar galleriae strain HD-29, a typical strain of commercial biopesticide.// J. Biotechnol. 2015. 195, 108-109.

108. Sauder, A. B., Carter, B., Astrie, C. L. & Temple, L. Complete genome sequence of a mosaic bacteriophage, Waukesha92.// Genome Announc. 2014.

109. Davidson, A. R., Cardarelli, L., Pell, L. G., Radford, D. R. & Maxwell, K. L. Long noncontractile tail machines of bacteriophages.// Adv. Exp. Med. Biol. 2012. 726, 115-142.

110. Johnson, S. L. et al. Complete genome sequences for 35 biothreat assay-relevant Bacillus species.// Genome Announc. 2016.

111. Stark, M. W. The Serine Recombinases// ASM Press. 2015.

112. LI, Y. et al. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis Bt185, a potential soil insect biocontrol agent.// J. Integrat. Agric. 2017. 16, 749-751.

113. Li, Q. et al. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis strain HD521.// 2015. Stand. Genom. Sci.

114. Zhang, T., Bao, M., Wang, Y., Su, H. & Tan, T. Genome sequence of Bacillus cereus strain A1, an efficient starch-utilizing producer of hydrogen.// Genome Announc .2014.

115. Challacombe, J. F. et al. The complete genome sequence of Bacillus thuringiensis Al Hakam.// J. Bacteriol. 189, 3680-3681. 2007.

116. Auger, S. et al. Complete genome sequence of the highly hemolytic strain Bacillus cereus F837/76.// J. Bacteriol. 194, 1630. 2012.

117. Johnson, S. L. et al. Complete genome sequences for 35 biothreat assay-relevant Bacillus species.// Genome Announc. 2016.

118. LI, Y. et al. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis Bt185, a potential soil insect biocontrol agent.// J. Integrat. Agric. 2017.16, 749-751.

119. Lapidus, A. et al. Extending the Bacillus cereus group genomics to putative food-borne pathogens of different toxicity.// Chem. Biol. Interact. 2008.171, 236-249.

120. Wang, Y. et al. Cloning and analysis of a large plasmid pBMB165 from Bacillus thuringiensis revealed a novel plasmid organization.// PLoS One. 2013.

121. Dong, Z. et al. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis CTC-A typical strain with high production of S-layer proteins.// J. Biotechnol. 2016.220, 100101.

122. Chandry, P. S., Moore, S. C., Boyce, J. D., Davidson, B. E. & Hillier, A. J. Analysis of the DNA sequence, gene expression, origin of replication and modular structure of the Lactococcus lactis lytic bacteriophage sk1.// Mol. Microbiol. 1997.20, 49-64

123. Mahony, J. et al. Sequence and comparative genomic analysis of lactococcal bacteriophages jj50, 712 and p008: Evolutionary insights into the 936 phage species.// FEMSMicrobiol. Lett. 2006.261, 253-261.

124. Russell, D. A. Sequencing, assembling, and finishing complete bacteriophage genomes.// Bacteriophages. 2018.1681, 109-125.

125. Takeno, A. et al. Complete genome sequence of Bacillus cereus NC7401, which produces high levels of the emetic toxin cereulide.// J. Bacteriol. 2012.194, 47674768.

126. Geng, P., Tian, S., Yuan, Z. & Hu, X. Identification and genomic comparison of temperate bacteriophages derived from emetic Bacillus cereus.// PLoS One. 2017.

127. Johnson, S. L. et al. Finished genome sequence of Bacillus cereus strain 03bb87, a clinical isolate with B. anthracis virulence genes.// Genome Announc. 2015.

128. Miyazaki, K., Hase, E. & Maruya, T. Complete genome sequence of Bacillus cereus strain pl1, isolated from soil in Japan.// Microbiol. Resour. Announc. 2020.

129. Lapidus, A. et al. Extending the Bacillus cereus group genomics to putative food-borne pathogens of different toxicity.// Chem. Interactions. 2008.171, 236-249.

130. Sorokin, A. B. thuringiensis genetics and phages - from transduction and sequencing to recombineering.// B. thuringiensis Biotechnology. 2012. Springer

131. Wang, Y. et al. Cloning and analysis of a large plasmid pbmb165 from Bacillus thuringiensis revealed a novel plasmid organization.// PLoS ONE. 2013.

132. Hollensteiner, J., et al. Complete Genome sequence of the nematicidal Bacillus thuringiensis MYBT18247.// J. Biotechnol. 2017. 260, 48-52

133. Wang, P, et al. Complete genome sequence of B. thuringiensis YBT-1518, a typical strain with high toxicity to nematodes.// J. Biotechnol. 2014. 171, 1-2

134. Dong, Z. et al. Complete genome sequence of B. thuringiensis CTC-A typical strain with high production of S-layer proteins.// J. Biotechnol. 2016. 220, 100-101

135. Takeno, A. et al. Complete genome sequence of B. cereus NC7401, which produces high levels of the emetic toxin cereulide.// J. Bacteriol. 2012. 194, 4767-4768

136. Geng, P., et al. Identification and genomic comparison of temperate bacteriophages derived from emetic B. cereus.// PloS one. 2017. 12, e0184572

137. Chung, H. et al. Genome Sequence of B. cereus F0RC_021, a Food-Borne Pathogen Isolated from a Knife at a Sashimi Restaurant//. J. Microbiol. 2016.Biotechnol. 26, 2030-2035

138. Li, Qiao, et al. Complete genome sequence of B. thuringiensis HS18-1. J. Biotechnol 214, 61-62 (2015).

139. Xiong, Z. et al. Complete genome sequence of the extremophilic B. cereus strain Q1 with industrial applications.// J. Biotechnol. 2009. 191, 1120-1121

140. Guan, Peng, et al. Complete genome sequence of B. thuringiensis serovar Sichuansis strain MC28.// J. Biotechnol. 2012.194, 6975-6975

141. Cao, Z. et al. Complete genome sequence of B. thuringiensis L-7601, a wild strain with high production of melanin.// J. Biotechnol. 2018.275, 40-43

142. Roux, S., Hallam, S. J., Woyke, T. & Sullivan, M. B. Viral dark matter and virus-host interactions resolved from publicly available microbial genomes.// eLife 2015.

143. Roux, S., Enault, F., Hurwitz, B. L. & Sullivan, M. B. Virsorter: Mining viral signal from microbial genomic data.// PeerJ. 2015.

144. Weigel, C.; Seitz, H. Bacteriophage replication modules.// FEMS Microbiol. Rev. 2006. 30, 321-381.

145. Ikeda, H.; Tomizawa, J. Prophage P1, an extrachromosomal replication unit.// Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 1968. 33, 791-798.

146. Golovanov, A.P.; Barilla, D.; Golovanova, M.; Hayes, F.; Lian, L.Y. ParG, a protein required for active partition of bacterial plasmids, has a dimeric ribbon-helix-helix structure.// Mol. Microbiol. 2003. 50, 1141-1153.

147. Cao, Z.L.; Tan, T.T.; Jiang, K.; Mei, S.Q.; Hou, X.Y.; Cai, J. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis L-7601, a wild strain with high production of melanin.// J. Biotechnol. 2018. 275, 40-43.

148. Li, Q.; Xu, L.Z.; Zou, T.; Ai, P.; Huang, G.H.; Li, P.; Zheng, A.P. Complete genome sequence of Bacillus thuringiensis strain HD521.// Stand. Genomic Sci. 2015. 10, 62.

149. https://ictv.global/taxonomy/taxondetails?taxnode id=202211862

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК для

защиты кандидатских диссертаций

1) Piligrimova EG, Kazantseva OA, Kazantsev AN, Nikulin NA, Skorynina AV, Koposova ON, Shadrin AM. Putative plasmid prophages of Bacillus cereus sensu lato may hold the key to undiscovered phage diversity. Scientific reports. 2021 Apr 7;11(1):7611.

2) Piligrimova EG, Kazantseva OA, Nikulin NA, Shadrin AM. Bacillus phage vB_BtS_B83 previously designated as a plasmid may represent a new Siphoviridae genus. Viruses. 2019 Jul 7;11(7):624.

3) Piligrimova EG, Buzikov RM, Kazantseva OA, Shadrin AM. Complete Genome Sequence of Bacillus cereus Sensu Stricto VKM B-370, Isolated from the Silkworm Bombyx mori. Microbiology Resource Announcements. 2021 May 20;10(20): 10-128.

4) Skorynina, A. V., Piligrimova, E. G., Kazantseva, O. A., Kulyabin, V. A., Baicher, S. D., Ryabova, N. A., & Shadrin, A. M. (2020). Bacillus-infecting bacteriophage Izhevsk harbors thermostable endolysin with broad range specificity. PLoS One, 15(11), e0242657.

Публикации в сборниках тезисов научных конференций

1) Piligrimova E.G., Kazantseva O.A., Shadrin A.M. «Sequencing of a novel Bacillus bacteriophage VB_BTS_B83, A putative member of a new phage genus» // Сборник тезисов. 7-ая Всероссийская научно-практическая конференция по геномному секвенированию и редактированию. Москва, РФ, 2019. С. 20.

2) Шадрин А.М., Пилигримова Э.Г., Байчер С.Д., Кулябин В.А., Казанцева О.А. «Перспективы использования генетического материала вирусов бактерий»// Сборник тезисов 2-ого Российского микробиологического конгресса 2019, C.80.

3) Пилигримова Э.Г., Казанцева О.А., Никулин Н.А., Шадрин А.М. «Новый бактериофаг бактерий группы Bacillus cereus», сборник тезисов 2-ого Российского микробиологического конгресса 2019, C.133.

4) Пилигримова Э.Г., Казанцева О.А., Загородный В. А., Шадрин А. М. Выделение и характеристика VB_BTS_B83, нового умеренного бактериофага

бацилл группы Bacillus cereus. Сборник тезисов 23-ой Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых «БИОЛОГИЯ - НАУКА XXI ВЕКА». 15-19 апреля 2019, г. Пущино. ISBN 978-5-91874-045-3

5) Пилигримова Э.Г., Казанцева О.А., Казанцев А.Н., Никулин Н.А., Скорынина А.В., Копосова О.Н., Шадрин А.М. Плазмидные профаги новых таксонов, обнаруженные у бактерий группы Bacillus cereus. «Проблема антибиотикоустойчивости микроорганизмов и пути ее решения»; Санкт-Петербург 16-17 июня 2022; устный доклад (докладчик Пилигримова ЭГ), очное участие. blob:https://web.telegram.org/991c8924-410d-4383-bc2b-5d81a6103511

6) Пилигримова Э.Г., Казанцева О.А., Казанцев А.Н., Никулин Н.А., Скорынина А.В., Копосова О.Н., Шадрин А.М. Плазмидные профаги Bacillus cereus могут быть источником богатого разнообразия фагов. «III Всероссийская конференция «Высокопроизводительное секвенирование в геномике»»; Новосибирск, 19-24 июня 2022; постер (докладчик Шадрин АМ). очное участие. http://conf.nsc.ru/hsg2022/ru/scientific_program;jsessionid=62E9E38BF6E093DFD59 798DA657729DB

7) Пилигримова Э.Г., Казанцева О.А., Шадрин А.М. Бактериофаг Kebaboquartus образует плазмидный профаг в штамме Bacillus mycoides KBAB4. Школа-конференции для молодых ученых, аспирантов и студентов «Генетические технологии в микробиологии и микробное разнообразие», VIII Пущинская конференция «Биохимия, физиология и биосферная роль микроорганизмов», Пущино, 5-9 декабря, постер (докладчик Пилигримова ЭГ), очное участие. https://www.pbcras.ru/news/events/viii-pushchinskaya-shkola-konferentsiya/.