Abstract

The genus Serratia are opportunistic bacteria widely spread in natural environment. At the same time, this bacterial genus consists of the species associated with outbreaks of nosocomial infections. Serratia species are found in extreme habitats, but pathogenic potential of polyextremophilic strains in this genus remains unexplored. The aim of this study was to compare the genomes of two Serratia strains isolated in polar regions, primarily examining genetic factors of virulence and adaptation to cryogenic environment. During the 56th Russian Antarctic Expedition the Serratia liquefaciens 72 strain was isolated from a guano sample of the Adelie Penguin (Pygoscelis adeliae) colony on Tokarev Island (Haswell Archipelago, East Antarctica). The Serratia fonticola 5l strain was isolated from the frozen carcass of moose (Alces alces) fossils found on the Buor-Khaya Peninsula near the Laptev Sea coast (Yakutia Region, Russia). The whole-genome sequencing of such strains allowed to reveal genetic structures evidencing about their successful adaptation to low temperatures. Thus, it was found that both genomes contain genes encoding the main cold shock proteins, phylogenetically close to the corresponding genes in the hypobarotolerant Serratia liquefaciens strain ATCC 27592. Furthermore, both strains bear a cluster of tc-fABCD genes determining the bacterial adhesion to epithelial tissues, and the genes for RTX toxins — adhesins, crucial factors of biofilm formation in pathogenic Gram-negative bacteria. Experimental studies confirmed the ability of Serratia liquefaciens 72 and Serratia fonticola 5l to actively form biofilms in a wide temperature range (from 6°C to 37°C). The results obtained indicate that the examined genus Serratia strains isolated in Arctica and Antarctica exert overall similar adaptation strategies to polar climate, including the ability to produce pili, show active adhesion, and biofilm formation under low temperatures. Genetic adaptive factors may also act as pathogenicity factors allowing extremotolerant Serratia strains to exert traits of opportunistic and nosocomial pathogens and spread via chilled food-borne transmission. The wide use of food technologies, such as cooling and vacuum sealing, can potentially create a new ecological niche favourable for selection of psychrotolerant and hypobarotolerant pathogens. The data obtained allow to raise a question about necessity of further studies to monitor genetic diversity among psychrophilic hypobarotolerant microbial populations possessing pathogenic and epidemic potential.

Highlights

  • К числу возбудителей инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, способных вызывать внутрибольничные вспышки, относятся серрации, в частности Serratia marсescens [7]

  • opportunistic bacteria widely spread in natural environment

  • this bacterial genus consists of the species associated with outbreaks

Read more

Summary

ОЦЕНКА ПАТОГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА СЕРРАЦИЙ ИЗ КРИОГЕННЫХ МЕСТООБИТАНИЙ

Задачей настоящего исследования являлся сравнительный анализ геномов двух штаммов серраций из полярных регионов, сфокусированный на изучении генетических факторов вирулентности и адаптации к криогенным условиям существования. Для цитирования: Гончаров А.Е., Соломенный А.П., Панин А.Л., Григорьев С.Е., Чепрасов М.Ю., Ахременко Я.А., Колоджиева В.В., Гончаров Н.Е., Краева Л.А. Инфекция и иммунитет твердили способность Serratia liquefaciens 72 и Serratia fonticola 5l к активному биопленкообразованию в широком диапазоне температур (от 6° до 37°С). Полученные результаты свидетельствуют о том, что изученные представители рода Serratia, выделенные в Арктике и Антарктике, в целом обладают сходными чертами адаптации к условиям полярного климата, включая способность к продукции фимбрий, активной адгезии и биопленкообразованию при низких температурах. Выявленные генетические факторы адаптации могут также выполнять функции факторов патогенности, что позволяет экстремотолерантным штаммам серраций проявлять черты возбудителей оппортунистических и нозокомиальных инфекций, а также передаваться с охлажденными продуктами питания.

Патогенный потенциал серраций
Материалы и методы
Конфликт интересов
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call