Real-time мониторинг физиологических параметров для изучения раннего ответа бактерий Escherichia coli на пероксидный стресс
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-9952-2022-1-35-41Ключевые слова:
физиологические (интегральные) параметры культуры, электрохимические сенсоры, мониторинг в реальном времени, бактерии Escherichia coli, пероксидный стрессАннотация
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.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
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Лицензионный договор на право использования научного произведения в научных журналах, учредителем которых является Пермский государственный национальный исследовательский университет
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.
