Сравнительный анализ факторов патогенности близкородственных стрептококков группы Mitis и выделенных из них поверхностных белоксодержащих антигенов

Актуальность. К стрептококкам группы Mitis (Mitis Group Streptococci – SMG), относят 9 видов стрептококков, наиболее часто выделяемых от больных, в том числе Streptococcus oralis и Streptococcus pneumoniae. При изучении SMG показаны не только различия, но и совпадения в генах, кодирующих факторы патогенности S. pneumoniae и S. oralis. Ранее было показано, что антигены S. pneumoniae серотипа 6В индуцировали перекрестное протективное действие в отношении вирулентных штаммов S. pneumoniae. Было установлено, что экспериментальная поверхностная белоксодержащая фракция с молекулярной массой 30–100 кДа (БСФ) S. oralis обладает протективной активностью, стимулирует у мышей врожденный и адаптивный иммунитет.
Цель. Сравнительный анализ факторов патогенности штаммов S. oralis и S. pneumoniae и протективной активности выделенных из них поверхностных белоксодержащих антигенов.
Материалы и методы. Использованы штаммы S. oralis и S. pneumoniae серотипа 6В № 3353 и № 1121 разной вирулентности. Из этих штаммов получали экспериментальные белоксодержащие антигены, в частности, БСФ. Протективную активность полученных БСФ оценивали в опытах активной защиты при внутрибрюшинной иммунизации и заражении мышей линии BALB/c. Масс-спектрометрическое исследование БСФ проведено с использованием базы данных UniProtKB, таксон S. pneumoniae серотипа 4 (штамм ATCC BAA-334/TIGR4.) Статистическую обработку результатов проводили с применением параметрических и непараметрических методов сравнения (р < 0,05).
Результаты и обсуждение. БСФ S. oralis обладает межвидовой протективной активностью в отношении вирулентных штаммов S. pneumoniae разных серотипов, в то время как БСФ штамма S. pneumoniae 6В № 3353 защищает только от вирулентного штамма гомологичного серотипа. При сравнительном анализе генов, кодирующих факторы патогенности, выявлены отличия: только в S. oralis определены гены, кодирующие синтез белков, способствующих адгезии и образованию биопленок (SspA, GtfD RlrA), а в штаммах S. pneumoniae – порообразующего токсина (Ply) и холин-связывающего белка (LytA). При протеомном анализе БСФ S. oralis и S. pneumoniae 6В № 3353 из 673 идентифицированных белков отобрано 57 общих белков, представляющих наибольший интерес, и, соответственно, 21 и 35 уникальных белка для каждой БСФ: в БСФ S. oralis определены белки адгезии, а также относящиеся к системам метаболизма и опосредованно участвующие в развитии инфекционного процесса, в то время как в БСФ S. pneumoniae преобладают белки, относящиеся к основным факторам патогенности.
Заключение. Поверхностная белоксодержащая фракция 30 –100 кДa (БСФ), выделенная из слабовирулентного штамма S. oralis, относящегося к стрептококкам группы Mitis, обладает межвидовой протективной активностью в отношении штаммов близкородственного вида – S. pneumoniae различных серотипов. БСФ способна как к предупреждению адгезии и колонизации пневмококка, так и, возможно, к выполнению роли естественного адъюванта. Кроме того, может представлять интерес определение протективного действия этого антигена в отношении других близкородственных представителей SMG.

1. Pichichero M.E. Pneumococcal whole-cell and protein –based vaccines: Changing the paradigm. Expert. Rev. Vaccines. 2017 Vol. 6, N12. P. 1181–1190.

2. Principi N., Esposito S. Development of pneumococcal vaccines over the last 10 years. Expert Opin. Biol. Ther. 2018. Vol. 18, N1. P. 7–17.

3. Masomian M., Ahmad Z., Gew L.T., et al. Development of Next Generation Streptococcus pneumoniae Vaccines Conferring Broad Protection. Vaccines (Basel). 2020. Vol. 8, N1. P. 132.

4. Грубер И. М., Кукина О. М., Егорова Н. Б. и др. Различные технологии получения пневмококковых иммуногенов: определение новых подходов к их разработке. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2021. Т. 20, № 1. С. 76–91.

5. Kilian M., Tettelin H. Identification of Virulence-Associated Properties by Comparative Genome Analysis of Streptococcus pneumoniae, S. pseudopneumoniae, S. mitis, Three S. oralis Subspecies, and S. infantis. mBio. 2019. Vol. 10, № 5. P. e01985–19.

6. Joyce L.R., Youngblom M.A., Cormaty H., et al. Comparative Genomics of Streptococcus oralis Identifies Large Scale Homologous Recombination and a Genetic Variant Associated with Infection. mSphere. 2022. Vol. 7, № 6. P. e0050922.

7. Грубер И. М., Егорова Н. Б., Асташкина Е. А. и др. Иммуногенные свойства клеточных и внеклеточных белоксодержащих антигенов Staphylococcus aureus. Журн. микробиол. 2019. Т. 1, № 1. С.29–36.

8. Егорова Н. Б., Курбатова Е. А., Воробьев Д. С. и др. Штаммы вида Streptococcus pneumoniae (варианты) и способ получения из них протективной белоксодержащей фракции, обладающей внутривидовой иммуногенной активностью. Патент РФ на изобретение № 2601158. 27.10.2016. Бюл. №30. Доступно на: https://rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002601158_20161027_C1_RU.

9. Кукина О. М., Грубер И. М., Ахматова Н. К. и др. Серотипнезависимая протективная активность экспериментальных белоксодержащих препаратов Streptococcus pneumoniae, полученных из свежевыделенных и музейных штаммов. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020. Т. 19, № 1. С. 35–42.

10. Кукина О. М., Грубер И. М., Ахматова Н. К. и др. Исследование иммунобиологических свойств поверхностных белоксодержащих антигенов Streptococcus pneumoniae серотипа 6B. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. – 2020. Т. 19, № 3. С. 21–27.

11. Грищенко Н.В., Токарская М.М., Калина Н.Г., и др. Влияние состава питательной среды на продукцию капсульного полисахарида S. pneumoniae типа 19А. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012. Т. 89, № 2. С.12–17.

12. Геворгиз Р. Г., Железнова С. Н., Нехорошев М. В. Количественное определение массовой доли суммарных белков в воздушно-сухой биомассе микроводорослей методом Лоури: учебно-методическое пособие. РАН, Ин-т морских биологических исследований им. А. О. Ковалевского. Севастополь, 2017.

13. Воробьев Д. С., Сидоров А. В., Калошин А. А. и др. Получение рекомбинантной формы белка пневмолизина Streptococcus pneumoniae. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2022. Т. 174, № 12. С. 723–727.

14. Афанасьева О. М., Грубер И. М., Бржозовская Е. А., Асташкина Е. А. Факторы патогенности близкородственных стрептококков группы Mitis разной вирулентности // Сборник Трудов XI Международной научно-практической конференции «Молекулярная диагностика 2023». Москва: АО «САЙЕНС МЕДИА ПРОДЖЕКТС», 2023.

15. Pérez-Dorado I., Galan-Bartual S., Hermoso J.A. Pneumococcal surface proteins: when the whole is greater than the sum of its parts. Mol. Oral Microbiol. 2012. Vol. 27, № 4. – P. 221–245.

16. Gámez G., Castro A., Gómez-Mejia A., et al. The variome of pneumococcal virulence factors and regulators. BMC Genomics. 2018. Vol. 19, № 1. С.10.

17. Weiser J.N., Ferreira D.M., Paton J.C. Streptococcus pneumoniae: transmission, colonization and invasion. Nat. Rev. Microbiol. 2018. Vol. 16, № 6. P. 355–367.