Vibrio cholerae Biofilm: Mechanisms, Regulating Formation and Signals of External Environment, Factoring Its Production

N. A. Plekhanov, S. P. Zadnova, A. A. Kritsky
2019 Problems of Particularly Dangerous Infections  
Reviews 19 в конце XIX в. роберт кох, луи пастер и другие ученые положили начало работе с чистыми культу-рами микроорганизмов. после этого исследователи описывали свойства различных бактерий, находя-удк 616.932:579.61 н.а. Плеханов, с.П. Заднова, а.а. крицкий биоПленка Vibrio cholerae: механизмы, регулируЮщие образоВание, и Сигналы Внешней Среды, СПоСобСтВуЮщие ее ФормироВаниЮ ФКУЗ «Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб», Саратов, Российская Федерация в настоящее
more » ... ация в настоящее время общепризнанным является факт, что способность возбудителя холеры формировать биопленку повышает его выживаемость и сохранение как во внешней среде, так и в макроорганизме. в ассоциированном состоянии клетки V. cholerae лучше защищены от действия целого ряда стрессовых факторов, более эффективно потребляют питательные вещества и обмениваются генетической информацией. процесс образования биопленки холерным вибрионом изучен достаточно детально. однако, учитывая важную роль данной структуры в жизненном цикле V. cholerae, исследователи, используя современные методы анализа, получают новые данные или уточняют ранее полученные сведения о лежащих в основе этого процесса молекулярных механизмах. при этом особое внимание уделяется изучению регуляторных механизмов образования биопленки штаммами V. cholerae, а также сигналам внешней среды, являющимся триггером при ее формировании. в данном обзоре приведены ранее полученные сведения, а также новые данные о регуляторной сети V. cholerae, контролирующей процесс образования биопленки, включающей транскрипционные активаторы, репрессоры, альтернативные сигма-факторы, регуляторные рнк и ряд сигнальных молекул. отмечено также участие регуляторных механизмов при формировании биопленки в макроорганизме. представлены данные о сигналах внешней среды (наличие питательных веществ (углеводов), желчи, неорганических веществ, изменение осмолярности среды), стимулирующих/подавляющих ее формирование. учитывая решающую роль экзополисахарида в процессе образования зрелой биопленки, а также важную роль сигнальных молекул системы Quorum Sensing и 3'-5'-циклического дигуанилатмонофосфата в данном процессе, особое внимание уделено рассмотрению механизмов биосинтеза экзополисахарида и действию указанных сигнальных молекул. Ключевые слова: Vibrio cholerae, биопленка, 3'-5'-циклический дигуанилатмонофосфат, Quorum-Sensing. Корреспондирующий автор: Плеханов Никита Александрович, e-mail: rusrapi@microbe.ru. Для цитирования: Плеханов Н.А., Заднова С.П., Крицкий А.А. Биопленка Vibrio cholerae: механизмы, регулирующие образование, и сигналы внешней среды, способствующие ее формированию. Проблемы особо опасных инфекций. 2019; 3:19-25. Abstract. Currently it is a common knowledge that the ability of cholera agent to form biofilm increases the survival rate and persistence both in external environment and macroorganism. V. cholerae cells in associated state are better protected from the effect of a range of factors, more effectively consume nutrient substances and exchange genetic information. The process of biofilm formation by cholera vibrio is investigated in sufficient detail. However, taking into consideration the significant role of this structure in the life cycle of V. cholerae, researchers obtain new data and clarify earlier gathered information on the molecular mechanisms that lie at the bottom of this process, using advanced analytical methods. Herewith, close attention is paid to studies of regulatory mechanisms of biofilm formation, as well as external environment signals that trigger it. This review presents previously obtained data and new information on V. cholerae regulatory network, controlling the process of biofilm formation, including transcriptional activators, repressors, alternative sigma-factors, regulatory RNA, and a range of signal molecules. The role of regulatory mechanisms in biofilm formation inside a macroorganism is also considered in the paper. Given are the data on external environment signals (availability of nutrient substances (carbohydrates), bile, non-organic substances; change in osmolarity of the media), stimulating/suppressing its formation. Taking into account the critical role of exopolysaccharide in mature biofilm formation, as well as significant role of signal molecules of Quorum Sensing system and 3'-5'-cyclic diguanylate monophosphate in the process, a particular attention is drawn to mechanisms of exopolysaccharide biosynthesis and effect of the mentioned molecules.
doi:10.21055/0370-1069-2019-3-19-25 fatcat:fndl64wwonhkrllklrxexombam