Генетико-физиологические аспекты социального поведения ассоциативных бактерий Аzospirillum Вrasilense - Автореферат

Особенности совместного перемещения микроорганизмов определяются механизмами, обеспечивающими движение; межклеточными контактами, обусловленными мажорными компонентами клеточной поверхности; а в некоторых случаях зависят от продукции сурфактантов и ряда других факторов (Harshey, 2003). Олескина (2009) отмечено, что бактерии проявляют различные формы коллективного поведения (кооперацию, координированную агрессию и избегание); бактериальные системы характеризуются контактной и дистантной коммуникацией; микроорганизмы формируют надклеточные системы, которые можно рассматривать как бактериальные биосоциальные системы, по аналогии с сообществами животных. В качестве основного объекта данного исследования выбраны бактерии штамма Azospirillum brasilense Sp245, обладающие всеми характеристиками, которые могут влиять на их ассоциативное взаимодействие с растениями (диазотрофность, хемотаксис, подвижность, образование фитогормонов, полисахаридов клеточной поверхности и др.). Разработанные методические приемы и теоретические положения нашли применение в исследованиях, выполняемых в пяти лабораториях ИБФРМ РАН (генетики микроорганизмов, биохимии, микробиологии, иммунохимии и экологической биотехнологии), объектами которых были не только бактерии рода Azospirillum, но и бактерии других родов (что частично отражено в публикациях, представленных в списке основных публикаций по теме диссертации). Диссертационная работа выполнена в лаборатории генетики микроорганизмов (ЛГМ) ИБФРМ РАН в рамках трех плановых тем НИР: “Изучение генов почвенных азотфиксирующих бактерий, определяющих их взаимодействие со злаками” (№ госрегистрации 01960001676); “Изучение вклада плазмид в определение подвижности и образование мажорных компонентов клеточной поверхности у почвенных ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense” (№ госрегистрации 01200606181); “Изучение генетической регуляции социальной подвижности и образования мажорных компонентов клеточной поверхности у бактерий, ассоциированных с растениями” (№ госрегистрации 01200904390).В работе использованы бактерии штаммов дикого типа Sp245 Дикий тип p85, p120 и три плазмиды с молекулярной массой более 300 МДА Sp245.5 Cal? LPSI? LPSII? Swa * четыре плазмиды с молекулярной массой более 300 МДА KM018 Cal? LPSII? Mot? Swa? Gri p85, p120::Omegon-Km и три плазмиды с молекулярной массой более 300 МДА SK051 Leaky Fla? Laf? Mot? Swa? Gri p85::PJFF350, p120 и три плазмиды с молекулярной массой более 300 МДААзоспириллы привлекают внимание исследователей коллективного поведения микроорганизмов в основном в качестве модели для изучения механизмов изменения характера жгутикования при переходе бактерий от свободного плавания к роению (Merino et al., 2006). Однако разнообразные проявления коллективного поведения микроорганизмов зависят не только от бактериальных систем, функционирование которых напрямую связано с поведенческим процессом (“ощущение кворума”, формирование биопленок, плодовых тел, роение, скольжение, тянущая подвижность и пр.), но и от факторов, способствующих наиболее успешной адаптации микроорганизмов к условиям их обитания (Олескин, 2000). Первые этапы взаимодействия бактерий с поверхностью корня опосредуют полисахариды, белки и полярный жгутик. Азоспириллы обладают потенциалом, повышающим скорость роения бактерий по агаризованным средам (Swa -фенотип). Изучение морфологии клеток Gri -мутантов и их подвижности в полужидком агаре позволяет полагать, что, реализуя механизм распространения с образованием микроколоний, бактерии не используют жгутики.A. brasilense Sp245 не зависит от работы жгутиков и происходит при участии поверхностных структур бактериальной клетки, способных адсорбирировать “прижизненный” краситель конго красный. Адсорбция на клетках конго красного приводит к подавлению роения азоспирилл и стабильному проявлению у них способности к распространению с образованием микроколоний. A. brasilense Sp245 определяется не только скоростью движения клеток, но и свойствами и составом поверхностных полисахаридов этих бактерий. A. brasilense Sp245, распространяющихся по полужидким средам, опосредованы взаимодействиями белка-гемагглютинина и О-специфического полисахарида. Источники азота, недостаток кислорода и корневые экссудаты проростков пшеницы оказывают модулирующее действие на зависящие от работы жгутиков скорость движения клеток и роение бактерий.

Азоспириллы привлекают внимание исследователей коллективного поведения микроорганизмов в основном в качестве модели для изучения механизмов изменения характера жгутикования при переходе бактерий от свободного плавания к роению (Merino et al., 2006). Однако разнообразные проявления коллективного поведения микроорганизмов зависят не только от бактериальных систем, функционирование которых напрямую связано с поведенческим процессом (“ощущение кворума”, формирование биопленок, плодовых тел, роение, скольжение, тянущая подвижность и пр.), но и от факторов, способствующих наиболее успешной адаптации микроорганизмов к условиям их обитания (Олескин, 2000). Так, способность азоспирилл перемещаться в почве по направлению к корням растения и наличие у них чувствительной системы хемотаксиса обусловливают заселение бактериями растений (Steenhoudt, Vanderleyden, 2000). Первые этапы взаимодействия бактерий с поверхностью корня опосредуют полисахариды, белки и полярный жгутик. Однако механизмы подвижности, позволяющие клеткам A. brasilense после закрепления на поверхности корня сформировать биопленку, и относительный вклад в этот процесс разнообразных полимеров клеточной поверхности у A. brasilense не известны.

Анализ генетических причин и физиологических последствий изменений в способах коллективного подвижности бактерий, архитектуре их клеточной поверхности оказался весьма интересной задачей и позволил расширить существующие представления о поведении азоспирилл. В своих исследованиях мы использовали созданную в лаборатории генетики микроорганизмов ИБФРМ РАН уникальную коллекцию мутантов и спонтанных производных A. brasilense по признакам, связанным с продукцией поверхностных структур и функционированием систем, обеспечивающих бактериальную подвижность. Мы исследовали роль тех структур, которые первыми вступают во взаимодействие с окружающей средой и во многом определяют поведение микроорганизма: аппарат подвижности, полисахаридсодержащие полимеры и белки бактериальной поверхности.

Результаты настоящей работы позволили нам расширить существующие представления о роении азоспирилл. Так, нами показано, что, по крайней мере, у двух штаммов A. brasilense, Sp245 и S27, роение бактерий по полужидким средам, помимо латеральных флагелл, обеспечивает полярный жгутик. Получены новые экспериментальные подтверждения существенной роли межклеточных контактов в реализации роения азоспирилл. В случае роения 15 исследованных штаммов A. brasilense, двух штаммов A. irakense и двух штаммов A. lipoferum формирование межклеточных контактов обусловлено поверхностными структурами, взаимодействующими с конго красным.

Азоспириллы обладают потенциалом, повышающим скорость роения бактерий по агаризованным средам (Swa -фенотип). Ускоренное роение азоспирилл на полужидких средах может быть следствием изменений, затрагивающих механизмы, обеспечивающие вращение флагелл (получены мутанты и спонтанные производные A. brasilense Sp245, клетки которых двигаются быстрее особей родительского штамма) или изменений в продукции поверхностных полисахаридов (ряд мутантов A. brasilense Sp245 с изменениями в продукции полисахаридов имеет Swa -фенотип). Также возможно, что Swa -фенотип обусловлен снижением или возрастанием уровня продукции бактериальных факторов, регулирующих социальное поведение азоспирилл или изменением систем “рецепции”, воспринимающих эти факторы.

Наблюдения за поведением ряда Swa?-мутантов штамма A. brasilense Sp245 позволили нам выявить скрытый потенциал, обеспечивающий распространение азоспирилл по полужидким средам. Клетки мутантов длительное время остаются в точке инокуляции (Swa?-фенотип), а затем начинают перемещаться, формируя диски, состоящие из клеточных агрегатов - Gri -распространение. Способ распространения с образованием микроколоний не связан с какими-либо общими дефектами в продукции полисахаридов, локализованных на клеточной поверхности. Более того, межклеточные взаимодействия, обусловленные поверхностными структурами бактериальной клетки, важны для реализации Gri -распространения.

Изучение морфологии клеток Gri -мутантов и их подвижности в полужидком агаре позволяет полагать, что, реализуя механизм распространения с образованием микроколоний, бактерии не используют жгутики. При этом на одном из полюсов клеток Gri -мутантов обнаружен пучок пилей. Необходимо отметить, что пучок пилей был также обнаружен на полюсе клеток и у штамма Sp245. Вероятно, продукция на полюсе клетки либо вращающегося Fla, либо пилей являются альтернативными состояниями вегетативных клеток азоспирилл.

В популяции клеток A. brasilense Sp245 с низкой частотой появляются клоны, распространяющиеся с образованием Gri -колоний (3?10?3), и неподвижные клоны (5?10?2). Частота появления Gri -клонов слегка возрастает (до 1?10?2) в результате преинкубации Sp245 без аэрации. Клоны Sp245 со спонтанным Gri - или Swa? Gri?-фенотипом оказались нестабильными, а Swa -фенотип доминировал в популяции. Охарактеризованная нами впервые фенотипическая диссоциация азоспирилл по признаку подвижности клеток в гелеобразных средах подтверждена результатами анализа диссоциативного спектра популяций, вырастающих после рассева цистоподобных покоящихся клеток на плотных средах (работы сотрудников Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН, г. Москва). Авторами (Погорелова с соавт., 2009) показано, что диссоцианты A. brasilense Sp7 или Sp245 помимо колониально-морфологических признаков различались в способах распространения в полужидких средах (отмечены Swa -, SWA?GRI?- и Swa Gri -фенотипы).

Подавление роения бактерий рода Azospirillum (показано для 15 исследованных штаммов A. brasilense дикого типа, 2-х штаммов A. irakense и 2-х штаммов A. lipoferum) и стабильное проявление у них способности к распространению с образованием микроколоний может быть индуцировано адсорбцией на клетках “прижизненного” красителя конго красного. Модификации экстраклеточных соединений, которые бактерии используют для реализации социальной подвижности, могут способствовать переходу от Gri-распространения к роению в присутствии конго красного.

Появление среди клеток Gri -мутанта, формирующих агрегаты на полужидком агаре, субпопуляции бактерий с восстановленной способностью к роению сопровождается возобновлением продукции полярного жгутика. Такие производные приобретают устойчивый фенотип Swa . Субпопуляция особей, обладающих повышенной скоростью миграции, возникает и в популяции роящихся клеток. Вероятно, у A. brasilense существует либо механизм запуска экспрессии систем, необходимых для ускоренного движения бактерий, либо быстро двигающиеся особи, изначально присутствующие в популяции, формируют Swa -субпопуляцию в ответ на внешние или внутрипопуляционные стимулы.

Нами показано, что скорость перемещения азоспирилл снижается в присутствии специфических антител на липополисахариды. Снижение скорости движения клеток, обусловленное взаимодействием антител на ЛПС с полярным жгутиком (чехлом) и возникновением на линии фронта движущихся бактерий иммунных агрегатов, тормозящих распространение азоспирилл в полужидком агаре, позволяет рассматривать антитела как модулирующий фактор, усиливающий межклеточные контакты, обусловленные взаимодействиями с участием полисахаридов.

Результаты настоящей работы позволили впервые описать роль межклеточных контактов, обусловленных взаимодействиями гемагглютинина и О-специфического полисахарида в распространении азоспирилл, использующих для движения жгутики. Подобные взаимодействия бактерий модулируются, в частности, в зависимости от природы источника азота в окружающей среде и доступности кислорода.

Штамм A. brasilense Sp245, являющийся модельным объектом наших исследований, содержит плазмиды р85, р120 и три плазмиды с молекулярной массой >300 МДА (Кацы, 1992). Поскольку плазмиды составляют весомую долю генома A. brasilense, закономерен интерес к выяснению роли этих ДНК в обеспечении поведения бактерий (Кацы, 2002а). Ранее нами было продемонстрировано, что в плазмидах р85 и р120 находятся локусы, инсерционный мутагенез которых приводит к Fla?, Mot? и Laf?-фенотипу мутантов (Shelud’ko et al., 1998; Шелудько, 2000; Кацы, 2002б). Результаты, представленные в настоящей работе, свидетельствуют, что интеграция вектора PJFF350 в плазмиду р85 приводит к разным фенотипическим проявлениям: к утрате способности клеток синтезировать функционирующие флагеллы и, как следствие, к Swa?-фенотипу или к появлению бактерий с ускоренным роением. Стоит отметить, что при включении PJFF350 в ДНК p85 отсутствует строгая сайт-специфичность. В случае вставки Omegon-Km в плазмиду р120 нарушается не только продукция и функционирование жгутиков (Swa?-фенотип), но и изменяются свойства поверхностных полисахаридов. При этом у ряда мутантов изменения в синтезе полисахаридов сопровождаются повышением скорости роения. Необходимо отметить, что, утратив способность к роению, мутанты с инсерциями, локализованными в р85 или р120, сохраняют способность к распространению с образованием микроколоний.

Переход от Gri -распространения (BK759G) к Swa -подвижности (BK759P) сопровождается исчезновением р85 и появлением новой плазмиды с молекулярной массой 36 МДА. Вероятно, для функционирования генов, обеспечивающих Gri-распространение, присутствие в геноме репликона р85 является существенным. Так, ряд Swa? Gri?-мутантов штамма Sp245 утратили р85, а у мутанта Sp245.5 (утрачены 85- и 120-МДА репликоны) поведение клеток в полужидких средах не изменяется в присутствии конго красного, способствующего переходу азоспирилл к Gri -подвижности. Swa? Gri?-фенотип наблюдается и в тех случаях, когда транспозон встраивается в хромосомную ДНК.

Интересным оказалось то, что эффективность распространения в полужидких средах клеток A. brasilense BK759Р (Swa -производного мутанта BK759G) сопоставима со скоростью роения ВК468 и ВК571. Однако молекулярно-генетический анализ показал, что за проявление Swa -фенотипа у мутантов, по-видимому, отвечают множество локусов, гомологичные фрагментам ДНК р85 или р120, несущим информацию о продукции флагелл или полисахаридов Sp245. Таким образом, переход от Gri -распространения клеток мутанта BK759G к Swa -подвижности (BK759P) сопровождается перестройкой генома, затрагивающей плазмиды, а возрастание скорости коллективного роения бактерий, по-видимому, обуславливают несколько генетических локусов A. brasilense Sp245.

Одним из возможных объяснений неоднозначности данных о роли p85 в обеспечении подвижности может быть не истинная элиминация плазмиды из клетки, а интеграция этой плазмиды или локусов fla/laf/swa/gri в другие репликоны. Не исключено, что интеграцию обуславливают мобильные элементы, обнаруженные в составе р85 (Katsy, Prilipov, 2009). В секвенированном фрагменте ДНК p85 A. brasilense нами обнаружены гены, продукты экспрессии некоторых из которых, по-видимому, могут опосредовать поведенческие реакции бактерий. Так, продукт orf293 обладает значимым сходством с HDFR. HDFR известен как репрессор транскрипции мастер-оперона FLHDC, продукты которого необходимы для экспрессии остальных флагеллярных генов у E. coli и других бактерий (Ko, Park, 2000). Рядом с HDFR в р85 выявлен CCON - ген каталитической субъединицы I цитохромоксидазы, являющейся интегральным белком цитоплазматической мембраны. Эта кодируемая p85 56-КДА субъединица содержит участки и каталитические центры, достаточные для работы фермента в качестве протонной помпы. Трансмембранный протонный потенциал, в частности, используется как источник энергии для вращения бактериальных флагелл.

Локализация охарактеризованного комплекса генов в р85 A. brasilense Sp245 недалеко от IS-элементов ISAZBA1 и ISAZBA2 свидетельствует о потенциальной мобильности этих генов, что может сказываться на поведении бактерий. Оказалось, что у двух спонтанных Swa -производных (Sp245.P1 и Sp245.P5) ПЦР с парой праймеров, специфичных к 3"-концу гена HDFR, давали негативные результаты. Таким образом, спонтанные перестройки, приводящие к появлению Swa -вариантов, в ряде случаев сопровождаются утратой или модификацией гена HDFR, локализованного в p85. Стоит еще раз отметить, что рядом с HDFR в р85 локализован CCON. Таким образом, выявленное нами спонтанное изменение первичной структуры исследуемого района 85-МДА плазмиды A. brasilense Sp245 может влиять на экспрессию генов HDFR и CCON и, как следствие, на появление субпопуляций азоспирилл с ускоренным роением.

Результаты проделанной работы свидетельствуют, что на полужидких средах подвижные клетки бактерий рода Azospirillum способны переходить от плавания или роения к неподвижному состоянию, распространению с образованием микроколоний или ускоренному роению. Подобное многообразие способов коллективной подвижности бактерий описано только у P. aeruginosa (Kohler et al., 2000). Возникает вопрос, в каких условиях азоспириллы используют потенциал, предоставляемый тем или иным типом подвижности.

Такие аминокислоты, как аспарагиновая кислота, серин или треонин, способствовали индукции Gri -подвижности у A. brasilense Sp245. В случае роения, Swa -, Swa - или Gri -подвижности спектр аминокислот, влияющих на эффективность распространения бактерий, различен. Вероятно, это имеет определенное значение в процессе адаптации азоспирилл к существованию в симбиозе с растениями, поскольку состав корневых экссудатов (преимущественное содержание в экссудатах той или иной аминокислоты) может определять преобладание того или иного фенотипа подвижности. По нашим наблюдениям, корневые экссудаты проростков пшеницы стимулируют роение клеток A. brasilense Sp245 по пока непонятному механизму и способствуют переходу неподвижных или Gri -клонов к роению.

В настоящей работе нами впервые показано, что лектины со сродством к остаткам N-ацетил-?-D-глюкозамина (WGA или STA) наиболее заметно влияют и на коллективную подвижность Sp245, стимулируя переход части популяции к распространению в полужидких средах с образованием микроколоний. Мы предполагаем, что в присутствии лектинов со сродством к остаткам N-ацетил-?-D-глюкозамина переход азоспирилл от Swa -подвижности к Gri -распространению является следствием снижения подвижности бактерий при помощи жгутиков и возможных изменений межклеточных взаимодействий, необходимых для роения.

Интересными оказались результаты, свидетельствующие, что специфические взаимодействия лектинов различного происхождения с клетками A. brasilense влияют на скорость движения бактерий. В конечном итоге это сказывается на контакте бактерий с целостным организмом, продуцирующим лектин. В настоящей работе с использованием мутантов Sp245 по образованию ЛПС установлено, что лектин G. frondosa, как и фитолектины, оказывает тормозящее влияние на движение A. brasilense, но при условии сохранения на поверхности азоспирилл специфического гаптена - ОПСІ. Бактериальные штаммы, клетки которых снижают скорость движения в жидких средах в присутствии лектина G. frondosa (в природе A. brasilense и G. frondosa занимают разные экологические ниши), “распознаются” грибом с наименьшим проявлением антагонизма. Данная находка, на наш взгляд, позволяет использовать результаты влияния лектинов на скорость движения бактерий для прогнозирования развития взаимодействий между организмами.

Изучение такого проявления социального поведения микробов как формирование биопленок позволило нам впервые охарактеризовать некоторые структуры, участвующие в данном процессе у азоспирилл. Показано, что в структурной организации биопленок азоспирилл на границе раздела фаз “водная среда - твердая гидрофильная поверхность” и “водная среда - твердая гидрофобная поверхность” участвуют липополисахариды и полисахариды, связывающие калькофлуор. Как оказалось, спонтанные или индуцированные изменения состава и (или) структуры плазмид A. brasilense Sp245 оказывают заметное влияние на социальную активность этих бактерий, проявляющуюся, в частности, в формировании биопленок. Организация биопленок на корнях пшеницы происходит при участии полисахаридных и белковых детерминант бактериальной поверхности. По-видимому, бактериальные гликополимеры и белки обеспечивают не только прикрепление бактериальной биопленки к поверхности корня, но и участвуют в организации ее строения, вовлекая в этот процесс факторы растительного происхождения. Одной из стадий формирования биопленки и на стекле или полистироле является образование клеточных агрегатов, но в дальнейшем микроколонии сливаются в единый слой клеток. Напротив, на поверхности корня после “заякоривания” бактерий их расположение в составе микроколоний преобладает. В настоящей работе нами впервые показано, что после “заякоривания” на корнях клетки штамма A. brasilense Sp245 дикого типа и его Fla? Swa? Gri -мутантов заселяют растущие корни с примерно одинаковой эффективностью. Установлено, что в процессе адаптации к существованию на корнях у штамма A. brasilense Sp245 повышается количество экспонированных на клеточной поверхности родоспецифических белковых антигенов.

Разработанные в рамках настоящего исследования методические приемы позволили предложить тест, основанный на ингибировании подвижности азоспирилл антителами на поверхностные бактериальные структуры или лектинами различного происхождения. Тест может быть использован для определения серологического родства бактерий и исследования экспонированных углеводных и белковых детерминант в составе поверхности интактных клеток.

В ходе выполнения работы открылись новые перспективы для дальнейших исследований. Так, обнаружение таких фактов, как модулирующее действие корневых экссудатов и фитолектинов на социальную подвижность азоспирилл, активация синтеза белковых детерминант у бактерий, формирующих биопленку на корнях пшеницы, дает возможность для развития исследований, направленных на выяснение механизмов обмена сигналами между партнерами ассоциативного симбиоза.

Автор надеется, что выполненная работа послужит основой для продолжения изучения механизмов адаптации микроорганизмов к обитанию в различных экологических нишах, в том числе, в ассоциациях с растениями. Данное исследование может найти дальнейшее практическое применение при конструировании бактерий, перспективных для использования в биотехнологии.1. В полужидких средах микроколониальное распространение A. brasilense Sp245 не зависит от работы жгутиков и происходит при участии поверхностных структур бактериальной клетки, способных адсорбирировать “прижизненный” краситель конго красный. Адсорбция на клетках конго красного приводит к подавлению роения азоспирилл и стабильному проявлению у них способности к распространению с образованием микроколоний.

2. Эффективность зависящего от работы жгутиков роения A. brasilense Sp245 определяется не только скоростью движения клеток, но и свойствами и составом поверхностных полисахаридов этих бактерий.

3. Межклеточные контакты бактерий A. brasilense Sp245, распространяющихся по полужидким средам, опосредованы взаимодействиями белка-гемагглютинина и О-специфического полисахарида. Подобные взаимодействия бактерий модулируются в зависимости от природы источника азота в окружающей среде и доступности кислорода.

4. Сниженная концентрация кислорода, аспарагиновая кислота, серин, треонин и растительные лектины, специфичные к остаткам N-ацетил-?-D-глюкозамина, стимулируют переход части популяции клеток A. brasilense к распространению с образованием микроколоний. Источники азота, недостаток кислорода и корневые экссудаты проростков пшеницы оказывают модулирующее действие на зависящие от работы жгутиков скорость движения клеток и роение бактерий.

5. Определенные генетические перестройки в 85-МДА плазмиде штамма A. brasilense Sp245 сопровождаются изменениями в жгутиковании и социальной подвижности азоспирилл. На подвижность клеток могут, в частности, влиять предсказанные белковые продукты выявленных в р85 генов HDFR - негативного регулятора транскрипции жгутикового мастер-оперона FLHDC и CCON - каталитической субъединицы I цитохромоксидазы.

6. Спонтанные или индуцированные изменения состава и (или) структуры плазмид A. brasilense Sp245, приводящие к дефектам в образовании липополисахаридов, полисахаридов, связывающих калькофлуор, и полярного жгутика, оказывают заметное влияние на эффективность формирования биопленок азоспирилл на абиотических поверхностях. Перечисленные компоненты клеток азоспирилл участвуют в организации биопленок A. brasilense на границе раздела фаз “водная среда - твердая гидрофильная поверхность” и “водная среда - твердая гидрофобная поверхность”.

7. После “заякоривания” на корнях пшеницы клетки штамма A. brasilense Sp245 и его мутантов, распространяющихся с образованием микроколоний, заселяют растущие корни с примерно одинаковой эффективностью, формируя клеточные агрегаты. В процессе адаптации к существованию на корнях у штамма A. brasilense Sp245 повышается количество экспонированных на клеточной поверхности родоспецифических белковых антигенов.

8. Специфические взаимодействия чужеродных лектинов с клетками A. brasilense влияют на скорость движения бактерий, что сказывается на контакте с организмом, продуцирующим лектин. Так, бактериальные штаммы, клетки которых снижают скорость движения в жидких средах в присутствии лектина базидиомицета Grifola frondosa, “распознаются” грибом с наименьшим проявлением антагонизма.

9. Ингибирование подвижности азоспирилл антителами на поверхностные бактериальные структуры или лектинами различного происхождения может быть использовано в качестве теста, позволяющего оценивать серологическое родство бактерий и исследовать степень экспонированности углеводных и белковых компонентов в составе поверхности интактных клеток.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ: orf - открытая рамка считывания; ORF - белковый продукт orf; p85 - 85-МДА плазмида штамма A. brasilense Sp245; p120 - 120-МДА плазмида штамма A. brasilense Sp245; ЛПС, LPS - липополисахарид; ОПС - О-специфический полисахарид; ПССК - полисахариды, связывающие калькофлуор; ЛПБК - липополисахарид-белковый комплекс; ПСЛК - полисахарид-липидный комплекс; Cal /Cal? - адсорбция/отсутствие адсорбции калькофлуора; Fla - полярный жгутик; Fla /Fla? - наличие/отсутствие полярного жгутика; Mot /Mot? - подвижность/отсутствие подвижности в жидких средах; Laf - латеральные жгутики; Laf /Laf? - наличие/отсутствие латеральных жгутиков; Bfp - пучок пилей; Swa /Swa? - наличие/отсутствие роения бактерий; Swa - ускоренное роение; Gri - распространение бактерий в полужидкой среде с образованием микроколоний; LB - среда Luria-Bertani; MSM - малатно-солевая среда; MPSS - среда для нитратредукции; ФСБ - фосфатно-солевой буфер; ИФА - твердофазный непрямой иммуноферментный анализ; КОЕ - колониеобразующие еденицы; BSA - бычий сывороточный альбумин; CONA - конканавалин А (Canavalia ensiformis); PHA-P - фитогемагглютинин-Р (Phaseolus vulgaris); STA - агглютинин клубней картофеля (Solanum tuberosum); UEAII - лектин из утесника обыкновенного (Ulex europaeus); WGA - агглютинин зародышей пшеницы (Triticum vulgaris).

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

Scheludko A.V., Katsy E.I., Ostudin N.A., Gringaus O.K., Panasenko V.I. Novel classes of Azospirillum brasilense mutants with defects in the assembly and functioning of polar and lateral flagella (статья на англ. языке) // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 1998. № 4. С. 33-37.

Katzy E.I., Matora L.Yu., Serebrennikova O.B., Scheludko A.V. Involvement of a 120-MDA plasmid of Azospirillum brasilense Sp245 in production of lipopolysaccharides // Plasmid. 1998. V. 40, № 1. P. 73-83.

Кацы Е.И., Шелудько А.В. Картирование локуса fla в плазмиде с молекулярной массой 120 МДА у бактерий Azospirillum brasilense Sp245 // Генетика. 1999. Т. 35, № 10. С. 1367-1372.

Кацы Е.И., Шелудько А.В. Использование транспозонового TNPHOA мутагенеза для получения мутантов Azospirillum brasilense по подвижности и жгутикованию // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2000. № 4. С. 17-20.

Кацы Е.И., Борисов И.В., Шелудько А.В. Влияние интеграции вектора PJFF350 в 85-МДА плазмиду Azospirillum brasilense Sp245 на жгутикование и подвижность бактерий // Генетика. 2001. Т. 37, № 2. С. 183-189.

Камнева А.Б., Кацы Е.И., Борисов И.В., Шелудько А.В., Панасенко В.И. Комплементационный анализ мутантов ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense Sp245 и S27, дефектных по подвижности и жгутикованию // Генетика. 2001. Т. 37, № 2. С. 190-196.

Шелудько А.В., Кацы Е.И. Образование на клетке Azospirillum brasilense полярного пучка пилей и поведение бактерий в полужидком агаре // Микробиология. 2001. Т. 70, № 5. C. 662-667.

Шелудько А.В., Борисов И.В., Крестиненко В.А., Панасенко В.И., Кацы Е.И. Влияние конго красного на подвижность бактерий Azospirillum brasilense // Микробиология. 2006. Т. 75, №1. C. 62-69.

Лощинина Е.А., Никитина В.Е., Цивилева О.М., Степанова Л.В., Пономарева Е.Г., Шелудько А.В. Морфолого-культуральные характеристики базидиомицета Lentinus edodes при совместном культивировании с бактериями рода Azospirillum // Вестн. Сарат. гос. аграрн. ун-та. 2006. № 6. С. 13-14.

Бурыгин Г.Л., Широков А.А., Шелудько А.В., Кацы Е.И., Щеголев С.Ю., Матора Л.Ю. Выявление чехла на поверхности полярного жгутика Azospirillum brasilense // Микробиология. 2007. Т. 76, № 6. С. 822-829.

Stepanova L.V., Schelud"ko A.V., Katsy E.I., Ponomareva E.G., Nikitina V.E. The role of lectin-carbohydrate biospecific interactions between medicinal basidiomycetes mushroom Grifola frondosa (Dicks.: Fr.) S. F. Gray and Azospirillum brasilense during their co-cultivation // Int. J. Med. Mushrooms. 2008. V. 10, № 1. P. 65-72.

Шелудько А.В., Кулибякина О.В., Широков А.А., Петрова Л.П., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. Влияние мутаций в синтезе липополисахаридов и полисахаридов, связывающих калькофлуор, на формирование биопленок Azospirillum brasilense // Микробиология. 2008. Т. 77, № 3. С. 358-363.

Golubev S.N., Schelud’ko A.V., Muratova A.Yu., Makarov O.E., Turkovskaya O.V. Assessing the potential of rhizobacteria to survive under phenanthrene pollution // Water Air Soil Pollut. 2009. V. 198, № 1-4 . P. 5-16.

Schelud’ko A.V., Makrushin K.V., Tugarova A.V., Krestinenko V.A., Panasenko V.I., Antonyuk L.P., Katsy E.I. Changes in motility of the rhizobacterium Azospirillum brasilense in the presence of plant lectins // Microbiol. Res. 2009. V. 164, № 2. P. 149-156.

Borisov I.V., Schelud’ko A.V., Petrova L.P., Katsy E.I. Changes in Azospirillum brasilense motility and the effect of wheat seedling exudates // Microbiol. Res. 2009. V. 164, № 5. P. 578-587.

Шелудько А.В., Пономарева Е.Г., Варшаломидзе О.Э., Ветчинкина Е.П., Кацы Е.И., Никитина В.Е. Гемагглютинирующая активность и подвижность бактерий Azospirillum brasilense в присутствии разных источников азота // Микробиология. 2009. Т. 78, № 6. С. 749-756.

Петрова Л.П., Варшаломидзе О.Э., Шелудько А.В., Кацы Е.И. Локализация генов денитрификации в плазмидной ДНК Azospirillum brasilense // Генетика. 2010. Т. 46, № 7. С. 904-910.

Шелудько А.В., Широков А.А., Соколова М. К., Соколов О. И., Петрова Л.П., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. Колонизация корней пшеницы бактериями Azospirillum brasilense с различной подвижностью // Микробиология. 2010. Т. 79, № 5 С. 696-704.

Статьи в сборниках

Шелудько А.В., Крестиненко В.А., Бурыгин Г.Л., Богомолова И.С. Изучение факторов, влияющих на тип пространственных структур, формируемых подвижными бактериями Azospirillum brasilense Sp245 // Сб. “Нелинейные дни для молодых в Саратове-2003”. Саратов: ГОСУНЦ “Колледж”, 2003. С. 237-241.

Шелудько А.В., Тугарова А.В., Бурыгин Г.Л., Крестиненко В.А., Панасенко В.И., Кацы Е.И. Моделирование условий, влияющих на способы распространения Azospirillum brasilense по агаризованным средам // Сб. ст. 2-й регион. конф. молодых ученых “Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой”. Саратов: Научная книга, 2005. С. 82-89.

Степанова Л.В., Никитина В.Е., Шелудько А.В. Совместное культивирование базидиомицета Grifola frondosa (Fr.) S.F. Gray и ризобактерии Azospirillum brasilense: значение специфических взаимодействий при первичном контактировании // Сб. матер. 5-го Всеросс. конгресса по медицинской микологии “Успехи медицинской микологии” / Ред. Ю.В. Сергеев. М.: Национальная академия микологии, 2007. Т. IX. С. 261-265.

Варшаломидзе О.Э., Шелудько А.В., Пономарева Е.Г., Никитина В.Е., Кацы Е.И. Влияние источников азота на подвижность и свойства клеточной поверхности Azospirillum brasilense // Сб. “Биология: традиции и инновации в XXI веке” / Ред. Т.В. Балтина. Казань: Изд-во КГУ, 2008. С. 29-31.

Кацы Е.И., Шелудько А.В., Петрова Л.П., Варшаломидзе О.Э., Кулибякина О.В., Шульгин С.В. Спонтанные и индуцированные изменения в социальной подвижности ассоциативной бактерии Azospirillum brasilense // Бюлл. МОИП. Отдел биол. 2009. Т. 114, № 2, прил. 1. С. 132-133.

Учебно-методическое пособие

Методы изучения бактериальной подвижности в приложении к биохимическим, генетическим и иммунохимическим задачам / Составители: Шелудько А.В., Кацы Е.И., Матора Л.Ю., Бурыгин Г.Л., Широков А.А., Щеголев С.Ю. / Ред. В.В. Игнатов. Саратов: Научная книга, 2007. 56 с.

Тезисы докладов

Шелудько А.В., Кацы Е.И., Борисов И.В. Поведение ассоциативной бактерии Azospirillum brasilense Sp245, характеризующейся смешанным жгутикованием, в полужидких средах // Сб. тез. шк.-конф. “Горизонты физико-химической биологии” (Пущино, 2000 г.). Пущино, 2000. Т. 1. С. 214.

Borisov I.V., Petrova L.P., Shelud’ko A.V., Katzy E.I. Genetic analysis of flagellar production and spreading in semiliquid media in the plant-associated bacterium Azospirillum brasilense // The World of Microbes. Abstr. Xth IUMS Intern. Congr. Bacteriol. Appl. Microbiol. (Paris, France, 2002). Paris, 2002. P. 79.

Шелудько А., Кацы Е., Борисов И., Абрамов А., Скрипаль А. Энергообеспечение вращения полярной флагеллы ассоциативной бактерии Azospirillum brasilense // Биология - наука XXI века: 6-я Пущинская шк.-конф. молодых ученых (Пущино, 2002 г.): Сб. тез. Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. Л. Толстого, 2002. Т. 1. С. 75-76.

Katsy E.I., Borisov I.V., Petrova L.P., Shelud’ko A.V. Genetic and phenotypic variability in the populations of Azospirillum brasilense // Molecular Plant-Microbe Interactions: New Bridges between Past and Future. Abstr. XITH Intern. Congr. Molecular Plant-Microbe Interactions (St.-Petersburg, Russia, 2003). St.-Petersburg, 2003. P. 311.

Katsy E.I., Petrova L.P., Shelud’ko A.V., Borisov I.V., Kamneva A.B., Matveeva E.V., Matora L.Yu., Burygin G.L. Properties of the plant-growth promoting rhizobacterium Azospirillum brasilense relevant to colonization of artificial media and wheat roots and to bioremediation // Abstr. Intern. Symp. “Biochemical Interactions of Microorganisms and Plants with Technogenic Environmental Pollutants” (Saratov, Russia, 2003). Saratov, 2003. P. 15-16.

Макрушин К.В., Шелудько А.В., Бурыгин Г.Л., Крестиненко В.А., Панасенко В.И., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. Быстрая идентификация штаммов Azospirillum brasilense с использованием видеоанализа подвижности микроорганизмов в присутствии антител на поверхностные антигены // Матер. 2-й регион. конф. молодых ученых “Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой” (Саратов, 2004 г.). Саратов: Научная книга, 2004. С. 21-22.

Шелудько А.В., Тугарова А.В., Кацы Е.И., Панасенко В.И., Крестиненко В.А., Антонюк Л.П. Участие фитолектинов в регуляции подвижности ризобактерии Azospirillum brasilense // Биология - наука XXI века: 9-я Междунар. Пущинская шк.-конф. молодых ученых (Пущино, 2005 г.). Пущино, 2005. C. 219.

Кацы Е.И., Борисов И.В., Шелудько А.В., Петрова Л.П., Панасенко В.И. Генетический анализ подвижности и образования компонентов клеточной поверхности у ассоциативных альфа-протеобактерий Azospirillum brasilense // Матер. Всеросс. конф. “Молекулярные механизмы взаимодействия микроорганизмов и растений: фундаментальные и прикладные аспекты” (Саратов, 2005 г.). Саратов: Научная книга, 2005. С. 10-12.

Tugarova A.V., Sheludko A.V., Katzy E.I., Panasenko V.I., Antonyuk L.P. Phytolectins as biologically active substances for rhizobacteria of the genus Azospirillum // FEBS J. 2005. V. 272, Suppl. 1 (Abstr. 30th FEBS Congr., Budapest, Hungary, 2005). P. 77.

Кацы Е.И., Петрова Л.П., Шелудько А.В., Кулибякина О.В., Борисов И.В., Макрушин К.В., Широков А.А., Матора Л.Ю., Соколова М.К., Соколов О.И., Хлебцов Б.Н. Изменения в структуре клеточной поверхности, социальная активность и взаимодействие Azospirillum brasilense с пшеницей // Міжнар. наук. конф. “Мікробні бiотехнологii” (Одесса, Украина, 2006 г.): Тез. допов. Одесса: Астропринт, 2006. С. 65.

Борисов И.В., Петрова Л.П., Шелудько А.В., Кацы Е.И. Фазовые вариации в подвижности ассоциативных бактерий Azospirillum brasilense сопровождаются изменениями в архитектуре генома // Междунар. шк.-конф. “Генетика микроорганизмов и биотехнология” (Москва-Пущино, 2006 г.): Сб. тез. Москва-Пущино, 2006. С. 34.

Шелудько А.В., Широков А.А., Кулибякина О.В., Петрова Л.П., Хлебцов Б.Н., Соколова М.К., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. Изменения в социальной активности и взаимодействие Azospirillum brasilense с проростками Triticum aestivum // Стратегия взаимодействия микроорганизмов и растений с окружающей средой / III Межрегион. конф. мол. уч.: Сб. матер. Саратов: Научная книга, 2006. С. 18.

Katsy E.I., Prilipov A.G., Petrova L.P., Borisov I.V., Schelud’ko A.V., Kulibyakina O.V. Properties and functions of the Azospirillum brasilense Sp245 and Sp7 plasmids relevant to associative interactions of these bacteria with plants // Abstr. Intern. Sci. Conf. “S.P. Kostychev and Contemporary Agricultural Microbiology” (Yalta, Ukraine, 2007). Chernihiv: CSTEI, 2007. P. 14.

Шелудько А.В., Широков А.А., Кулибякина О.В., Пономарева Е.Г., Тугарова А.В., Никитина В.Е., Антонюк Л.П., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. Внутрипопуляционные и внешние факторы, определяющие изменения в социальной активности Azospirillum brasilense // Сб. матер. Всеросс. конф. с междунар. участием “Фундаментальные и прикладные аспекты исследования симбиотических систем” (Саратов, 2007 г.). Саратов: Научная книга, 2007. С. 42.

Шелудько А.В., Тугарова А.В., Широков А.А., Пономарева Е.Г., Никитина В.Е., Антонюк Л.П., Матора Л.Ю., Кацы Е.И. Внешние факторы, влияющие на социальную активность стимулирующих рост растений бактерий рода Azospirillum // Матер. междунар. науч. конф. “Микроорганизмы и биосфера” (Москва, 2007 г.). М.: Макс Пресс , 2007. С. 149-150.

Кацы Е.И., Петрова Л.П., Шелудько А.В., Варшаломидзе О.Э., Кулибякина О.В., Прилипов А.Г. Изменения в структуре плазмид и вариации в проявлении признаков, значимых для взаимодействия ассоциативной бактерии Azospirillum brasilense с растениями// Матер. 5-го Московского междунар. конгр. “Биотехнология: состояние и перспективы развития”. Ч. 1. (Москва, 2009). М.: ЗАО “Экспо-биохим-технологии”, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2009. С. 283.

Размещено на .ru