Для цитирования:
Уткин Д. В., Булгакова Е. Г., Ерохин П. С., Кузнецов О. С., Куклев В. Е., Осина Н. А. Исследование морфологических особенностей клеток бактерий Yersinia pestis, выращенных при различных температурных условиях, методом атомно-силовой микроскопии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 1. С. 87-93. DOI: 10.18500/1816-9775-2019-19-1-87-93
Исследование морфологических особенностей клеток бактерий Yersinia pestis, выращенных при различных температурных условиях, методом атомно-силовой микроскопии
Атомно-силовая микроскопия при изучении клеток бактерий позволяет определить такие морфологические параметры, как длина, ширина, толщина клетки, ее периметр, площадь сечения, объем, среднеквадратичную шероховатость поверхности клетки, которая зависит от степени укладки пептидогликана и плотности липополисахарида. Целью данной работы было изучение изменений морфологических параметров клетки и клеточной поверхности бактерий при изменении температурных условий среды культивирования на модели Y. pestis. Наряду с традиционными морфологическими параметрами были определены коэффициенты, характеризующие функциональное состояние клеток – пластичность, ригидность клеточной стенки. Измерения осуществляли с использованием стандартных методов полуконтактной атомно-силовой микроскопии и программы анализа АСМ-изображений. На примере возбудителя чумы Y. pestis показано, что повышение температуры культивирования бактерий с 28 до 37 °С приводит к увеличению объема клетки, шероховатости поверхности клетки, ригидности клеточной стенки. Понижение температуры культивирования in vitro с 28 до 4 °С приводит к потере ригидности клеточной стенки, сглаживанию поверхности и увеличению пластичности. Полученные результаты расширяют сведения о механизмах адаптации чумного микроба в различных температурных условиях.
1. Васильченко А. С. Исследование морфофункциональной реакции бактерий на различные воздействия с использованием атомно-силовой микроскопии : автореф. дис. … канд. биол. наук. Пермь, 2012. 22 с.
2. Ерохин П. С., Уткин Д. В., Осина Н. А., Бойко А. В., Кузнецов О. С., Куклев В. Е., Бугоркова Т. В. Современное состояние изучения ультраструктуры поверхности клеточной стенки микроорганизмов в условиях неблагоприятного воздействия факторов биотической и абиотической природы методами атомно-силовой микроскопии // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Химия. Биология. Экология. 2016. Т. 16, вып. 2. С. 186-189.
3. Игнатов С. Г. Разработка и применение современных методов изучения и идентификации микроорганизмов с использованием бионанотехнологических подходов : автореф. дис. … д-ра биол. наук. Оболенск, 2010. 47 с.
4. Корнеев Д. В. Атомно-силовая спектроскопия одиночных вирусных частиц и их субъединиц : дис. … канд. физ.-мат. наук. Кольцово, 2016. 109 с.
5. Краевский С. В. Атомно-силовая микроскопия аффинных взаимодействий в микробиологии : автореф. дис. … канд. биол. наук. Оболенск, 2011. 22 с.
6. Никиян А. Н., Татлыбаева Е. Б. Использование атомно-силовой микроскопии при идентификации специфически маркированных молекул и клеток микроорганизмов // Вестн. ОГУ. 2015. № 13 (188). С. 186-189.
7. Онищенко Г. Г., Кутырев В. В., Уткин Д. В. Правовые и теоретические предпосылки применения нанотехнологии и нaноматериалов в диагностике, профилактике и лечении особо опасных инфекционных болезней // Журн. микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2008. № 6. С. 93-97.
8. Уткин Д. В., Кузнецов О. С., Ерохин П. С., Спицын А. Н., Волох О. А., Осина Н. А. Разработка методических подходов изучения возбудителей особо опасных инфекционных болезней методом атомно-силовой микроскопии // Проблемы особо опасных инфекций. 2012. № 2 (112). С. 62-64.
9. Ерохин П. С. Атомно-силовая микроскопия как инструмент определения чувствительности бактерий к факторам биотической и абиотической природы : дис. канд. … физ.-мат. наук. Саратов, 2015. 126 с.
10. Плескова С. Н., Дубровин Е. В., Голубева И. С., Горшкова Е. Н., Пудовкина Е. Е. Нанотехнологическая АСМ-морфометрия бактериальных клеток // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. Сер. Физика твердого тела. 2013. № 2. С. 34–38.
11. Chao Y., Zhang T. Optimization of fi xation methods for observation of bacterial cell morphology and surface ultrastructures by atomic force microscopy // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2011. Vol. 92, № 2. P. 381–392.
12. Артамонова М. Н., Потатуркина-Нестерова Н. И. Исследование топографии поверхности Bacillus subtilis в условиях гипотермии // Фундаментальные исследования. 2014. № 11. С. 1035-1039.
13. Гущина Ю. Ю., Олюнина Л. Н., Гончарова Т. А., Веселов А. П., Мацкова Ю. А., Ежевская М. А. Исследование морфологии поверхности клеток Azotobacter chroococcum в условиях гипертермии методом атомно-силовой микроскопии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2005. № 5. С. 87-92.
14. Чернядьев А. В., Бывалов А. А., Ананченко Б. А., Бушмелева Л. Г., Литвинец С. Г. Морфологические особенности бактерий Yersinia pseudotuberculosis при различных температурных условиях // Изв. Коми науч. центра УрО РАН. 2012. Вып. 3 (11). С. 57-60.
15. Wang C., Stanciu C. E., Ehrhardt C. J., Yadavalli V. K. The effect of growth temperature on the nanoscale biochemical surface properties of Yersinia pestis // Anal. Bioanal. Chem. 2016. Vol. 408б, № 20. P. 5585-5591.
16. Sabatini D. D., Bensch K., Barrnett R. J. Cytochemistry and electron microscopy. The preservation of cellular ultrastructure and enzymatic activity by aldehyde fi xation // J.Cell Biol. 1963. Vol. 17. P. 19-58.
17. Pawlowski D. R., Metzger D. J., Raslawsky A., Howlett A., Siebert G., Karalus R. J., Garrett S., Whitehouse C. A. Entry of Yersinia pestis into the Viable but Nonculturable State in a Low-Temperature Tap Water Microcosm // PLoS ONE. 2011. Vol. 6, № 3. P. 1-9. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017585
18. Кадникова Л. А., Копылов П. Х., Дентовская С. В., Анисимов А. П. Капсульный антиген чумного микроба // Инфекция и иммунитет. 2015. Т. 5, № 3. С. 201-218.
19. Магданова Л. А., Голясная Н. В. Гетерогенность как адаптивное свойство бактериальной популяции // Микробиология. 2013. Т. 82, № 1. С. 3-13.