Real-time мониторинг физиологических параметров для изучения раннего ответа бактерий Escherichia coli на пероксидный стресс

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf
Опубликован: апр 18, 2022
DOI: https://doi.org/10.17072/1994-9952-2022-1-35-41
Ключевые слова:
физиологические (интегральные) параметры культуры электрохимические сенсоры мониторинг в реальном времени бактерии Escherichia coli пероксидный стресс

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Алексей Валерьевич Тюленев
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН
https://orcid.org/0000-0002-0312-0409
Галина Васильевна Смирнова
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН
https://orcid.org/0000-0001-6116-8147
Анна Олеговна Габова
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
https://orcid.org/0000-0002-8672-5744
Галина Андреевна Триандафилова
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН
https://orcid.org/0000-0001-5536-8214
Олег Николаевич Октябрьский
Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН

Аннотация

Исследовался ответ аэробно растущих культур Escherichia coli на пероксидный стресс с применением синхронного мониторинга в реальном времени таких параметров, как pO2 (парциальное давление кислорода), рН, Eh (редокс-потенциал культуры), экстраклеточные уровни ионов K+ и S2-, в комбинации с традиционными физиолого-биохимическими и генетическими методами. Установлено, что при раннем ответе на пероксидный стресс наблюдается резкое повышение pO2 в среде, вызванное деструкцией H2O2 эндогенными каталазами. При действии 100 µM H2O2 обратимое падение скорости роста сопровождалось возрастанием экстра- и внутриклеточного глутатиона и кратковременным увеличением продукции сульфида. Обработка высокой дозой H2O2 (10 mM) приводила к ингибированию роста и снижению колониеобразующей способности (CFU), наиболее выраженных у мутантов по синтезу глутатиона. Одновременно у 8% клеток снижался мембранный потенциал, наблюдался выход части калия в среду, и возрастала экспрессия гена sulA, входящего в состав SOS-регулона. В совокупности, применение комплексного подхода позволило выявить тесную связь между ростовыми параметрами (удельная скорость роста и выживаемость), дыхательной активностью, продукцией сульфида, а также способностью бактерий к поддержанию мембранного потенциала и градиента ионов калия.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Тюленев, А. В., Смирнова, Г. В. ., Габова, А. О. ., Триандафилова, Г. А. ., & Октябрьский, О. Н. (2022). Real-time мониторинг физиологических параметров для изучения раннего ответа бактерий Escherichia coli на пероксидный стресс. Вестник Пермского университета. Серия Биология, (1), 35–41. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2022-1-35-41
Выпуск
№ 1 (2022): Вестник Пермского университета. Серия Биология
Раздел
Микробиология

Лицензионный договор на право использования научного произведения в научных журналах, учредителем которых является Пермский государственный национальный исследовательский университет

Скачать лицензионный договор

Текст Договора размещен на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета http://www.psu.ru/, а также его можно получить по электронной почте в «Отделе научных периодических и продолжающихся изданий ПГНИУ»: YakshnaN@psu.ru или в редакциях научных журналов ПГНИУ.

Биографии авторов

Алексей Валерьевич Тюленев, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН

Канд. биол. наук

Галина Васильевна Смирнова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН

Д-р биол. наук

Анна Олеговна Габова, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Студент  

Галина Андреевна Триандафилова, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН

Аспирант, лаборант

Олег Николаевич Октябрьский, Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН – филиал ПФИЦ УрО РАН

Д-р биол. наук, профессор

Библиографические ссылки

Baba T. et al. Construction of Escherichia coli K-12 in-frame, single-gene knockout mutants: the Keio collection // Mol. Syst. Biol. 2006. Vol. 2. P. 1–11. DOI:10.1038/msb4100050

Miller J.H. Experiments in molecular genetics // Cold Spring Harbor: Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1972. 466 p.

Oktyabrskii O.N., Smirnova G.V. Redox potential changes in bacterial cultures under stress conditions // Microbiology (Moscow). 2012. Vol. 81, № 2. P. 131–142. DOI:10.1134/s0026261712020099

Owens R.A., Hartman P.E. Export of glutathione by some widely used Salmonella typhimurium and Esch-erichia coli strains // J. Bacteriol. 1986. Vol. 168. P. 109–114. DOI:10.1128/jb.168.1.109-114.1986

Smirnova G.V. et al. Transmembrane glutathione cycling in growing Escherichia coli cells // Microbiol. Res. 2012. Vol. 167. P. 166–172. DOI:10.1016/j.micres.2011.05.005

Smirnova G.V. et al. Ciprofloxacin provokes SOS-dependent changes in respiration and membrane poten-tial and causes alterations in redox status of Escherichia coli. // Res. Microbiol. 2017. Vol. 168. P. 64–73. DOI:10.1016/j.resmic.2016.07.008.

Smirnova G.V. et al. The sharp phase of respiratory inhibition during amino acid starvation in Escherichia coli is RelA-dependent and associated with the regulation of ATP synthase activity. // Res. Microbiol. 2018. Vol. 169. P. 157–165. DOI:10.1016/j.resmic.2018.02.003

Smirnova G.V. et al. Cysteine homeostasis under inhibition of protein synthesis in Escherichia coli cells. // Amino Acids. 2019. Vol. 51. P. 1577–1592. DOI:10.1007/s00726-019-02795-2

Tietze F. Enzymic method for quantitative determination of nanogram amounts of total and oxidized glu-tathione: applications to mammalian blood and other tissues // Anal. Biochem. 1969. Vol. 27. P. 502–522. DOI: 10.1016/0003-2697(69)90064-5

Tyulenev A.V. et al. The role of sulfides in stress-induced changes of Eh in Escherichia coli cultures. // Bioelectrochemistry. 2018. Vol. 121. P. 11–17. DOI: 10.1016/j.bioelechem.2017.12.012

Zhao X. et al. Moving forward with reactive oxygen species involvement in antimicrobial lethality. // J. Antimicrob. Chemother. 2015. Vol. 70. P. 639–642. DOI:10.1093/jac/dku463

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)