Для цитирования:
Горбатов А. А., Титарева Г. М., Кравченко Т. Б., Шайхутдинова Р. З., Герасимов В. Н., Мокриевич А. Н., Фирстова В. В. Влияние химической структуры O-антигена разных подвидов Francisella tularensis на иммунологические реакции // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2019. Т. 19, вып. 2. С. 207-215. DOI: 10.18500/1816-9775-2019-19-2-207-215
Влияние химической структуры O-антигена разных подвидов Francisella tularensis на иммунологические реакции
Наибольшую диагностическую значимость при туляремии играют антитела против липополисахарида (ЛПС). Ранее было показано, что специфические антитела, появляющиеся в сыворотке крови лабораторных животных, зараженных вирулентными штаммами, и людей, переболевших туляремией, могут связываться как с ЛПС Francisella tularensis, так и с ЛПС Francisella novicida, в то время как при вакцинации специфические антитела к ЛПС F. novicida отсутствуют. Целью работы являлось изучение влияния строения O-антигена липополисахарида F. tularensis разных подвидов на иммунологические реакции со специфическими антителами. Использовали метод выделения из ЛПС различных штаммов F. tularensis по Westphal с модификациями, мягкий кислотный гидролиз и метод негативного контрастирования при электронной микроскопии. Определено соотношение гидрофильной и гидрофобной составляющих молекул ЛПС, выделенных из штаммов различных подвидов. Выявлена корреляция размера капсульного вещества, определенного электронной микроскопией, с соотношением гидрофильной и гидрофобной частей в препаратах ЛПС, полученных из этих же штаммов. Показано, что у вирулентных штаммов F. tularensis толщина капсулы и соотношение гидрофильной и гидрофобной частей были выше, чем аналогичные параметры у вакцинного штамма 15 НИИЭГ. Получены данные, свидетельствующие о наличии капсулы у штамма F. novicida. Предложена гипотеза, объясняющая наличие перекрестного реагирования сывороток людей и животных, инфицированных вирулентными штаммами, с ЛПС F. tularensis и ЛПС F. novicida.
1. Cowley S. C., Elkins K. L. Immunity to Francisella // Frontiers in Microbiology. 2011. Vol. 2. P. 1-20.
2. Fulop M., Manchee R., Titball R. Role of lipopolysaccharide and a major outer membrane protein from Francisella tularensis in the induction of immunity against tularemia // Vaccine. 1995. Vol. 13. Р. 1220-1225.
3. Apicella M. A., Post D. M., Fowler A. C., Jones B. D., Rasmussen J. A., Hunt J. R., Gibson B. W. Identifi cation, characterization and immunogenicity of an O-antigen capsular polysaccharide of Francisella tularensis // PLoS ONE. 2010. Vol. 5(7). e11060.
4. Rowe H. M., Huntley J. F. From the outside-in : The Francisella tularensis envelope and virulence // Frontiers in Cellular and Infection Microbiology. 2015. Vol. 5. P. 94. DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2015.00094
5. Vinogradov E. V., Perry M. B., Conlan J. W. Structural analysis of Francisella tularensis lipopolysaccharide // Eur. J. Biochem. 2002. Vol. 269, № 24. P. 6112-6118. DOI: https://doi.org/10.1046/j.1432-1033.2002.03321.x
6. Vinogradov E. V., Shashkov A. S., Knirel Y. A., Kochetkov N. K., Tochtamysheva N. V., Averin S. F., Goncharova O. V., Khlebnikov V. S. Structure of the O-antigen of Francisella tularensis strain 15 // Carbohydr. Res. 1991. Vol. 214. P. 289–297. DOI: https://doi.org/10.1016/0008-6215(91)80036-M
7. Аронова Н. В., Павлович Н. В. Фазовые вариации липополисахарида возбудителя туляремии при инфекции и иммунизации человека // ЖМЭИ. 2005. Вып. 4. С. 8-12.
8. Westphal O., Jann K. Bacterial lipopolysaccharides. Extraction with phenol-water and further applications of the procedure // Methods in Carbohydrate Chemistry. 1965. Vol. 5. P. 83-91.
9. Galanos C., Luderitz O., Westphal O. A new method for the extraction of R lipopolysaccharides // Eur. J. Biochem. 1969. Vol. 9. P. 245-249.
10. Morrison L. J., Parker W. R., Holden D. D., Henderson J. C., Boll J. M., Trent M. S., Brodbelt J. S. UVliPiD : A UVPD-based hierarchical approach for de novo characterization of lipid A structures // Analyt. Chem. 2016. Vol. 88, № 3. P. 1812-1820. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b04098
11. Raetz C. R., Guan Z., Ingram B. O., Six D. A., Song F., Wang X., Zhao J. Discovery of new biosynthetic pathways: the lipid A story // J. Lipid Res. 2009. Vol. 50. Р. 103–108. DOI: https://doi.org/10.1194/jlr.R800060-JLR200
12. Raetz C. R., Reynolds C. M., Trent M. S., Bishop R. E. Lipid A modifi cation systems in gram-negative bacteria // Ann. Rev. Biochem. 2007. Vol. 76. Р. 295-329.
13. Raetz C. R., Whitfi eld C. Lipopolysaccharide endotoxins // Ann. Rev. Biochem. 2002. Vol. 71. Р. 635–700.
14. Gunn J. S., Ernst R. K. The structure and function of Francisella lipopolysaccharide // Annals of the New York Academy of Sciences. 2007. Vol. 1105. P. 202-218. DOI: https://doi.org/10.1196/annals.1409.006
15. Tsai C. M., Frash C. E. A sensitive silverstain for detecting lipopolysaccharides in polyacrylamide gels // Anal. Biochem. 1982. Vol. 119. P. 115-119.
16. Аронова Н. В., Павлович Н. В. Использование препаратов липополисахарида Francisella tularensis в точечном твердофазном иммуноферментном анализе // ЖМЭИ. 2000. Вып. 5. С. 75-78.
17. Barker J. H., Kaufman J. W., Apicella M. A., Weiss J. P. Evidence suggesting that Francisella tularensis O-antigen capsule contains a lipid A-like molecule that is structurally distinct from the more abundant free lipid A // PLoS ONE. 2016. Vol. 11, № 6. e0157842. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0157842
18. Олсуфьев Н. Г. Таксономия, микробиология и лабораторная диагностика возбудителя туляремии. М. : Медицина, 1975. 192 с.
19. Олсуфьев Н. Г., Руднев Г. П. Туляремия. М. : Медгиз, 1960. 459 с.
20. Soni S., Ernst R. K., Muszynski A., Mohapatra N. P., Perry M. B., Vinogradov E. V., Carlson R. W., Gunn J. S. Francisella tularensis blue-gray phase variation involves structural modifi cations of lipopolysaccharide O-antigen, core and lipid A and affects intramacrophage survival and vaccine effi cacy // Frontiers in Microbiology. 2010. Vol. 1. P. 129. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2010.00129
21. Sorokin V. M., Pavlovich N. V., Prozorova L. A. Francisella tularensis resistance to bactericidal action of normal human serum // FEMS Immunol. Med. Microbiol. 1996. Vol. 13. Р. 249-252.
22. Kingry L. C., Petersen M. Comparative review of Francisella tularensis and Francisella novicida // J. Front. Cell Infect. Microbiol. 2014. Vol. 4. Р. 35. DOI: https://doi.org/10.3389/fcimb.2014.00035
23. Okan N. A., Kasper D. L. The atypical lipopolysaccharide of Francisella // Carbohydr. Res. 2013. Vol. 378. Р. 79-83. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carres.2013.06.01
24. Wang X., Ribeiro A. A., Guan Z., McGrath S. C., Cotter R. J., Raetz C. R. Structure and biosynthesis of free lipid A molecules that replace lipopolysaccharide in Francisella tularensis subsp. novicida // Biochemistry. 2006. Vol. 45, № 48. Р. 14427–14440. DOI: https://doi.org/10.1021/bi061767s