Генетические аспекты синтеза ЛПС наиболее полно изучены на моделях Escherichia coli и Salmonella typhimurium. Установлены кластеры генов, определяющие биосинтез липида А, кора и О-антигена. Одним из этапов синтеза липида А является процесс ацилирования, в котором участвует целый ряд ацилтрансфераз. Ацилтрансфераза MsbB отвечает за присоединение шестого жирнокислотного остатка к пентаацильным вариантам ЛПС (ЛОС) (Raetz, Whitfield, 2002). Мутация по гену msbB в клетках E. coli и сальмонелл приводила к снижению их вирулентности (токсичности) на три-четыре порядка (Raetz, Whitfield, 2002).
Целью исследования было получение штаммов Y. pestis, мутантных по msbB гену и изучение их биологических свойств.
На основе суицидного вектора pCVD442 (Donnenberg, M.S. and Kaper, J.B.,1991) создали рекомбинантную плазмиду pMSB3K, содержащую в своем составе фрагмент хромосомной ДНК Y. pestis КМ215 с msbB геном, в котором 0,66 kb участок структурного гена был замещен 1,264 kb BamHI-фрагментом из плазмиды pUC4K, обеспечивающим устойчивость к канамицину. Полученная плазмида передана методом электропорации в штамм E. coli S17, который обладает tra геном, необходимым для эффективной конъюгативной передачи плазмид, содержащих mob ген. Далее методом конъюгации плазмида pMSB3K передана в ряд реципиентных штаммов Y. pestis. Из трансконъюгантов при выращивании в условиях, приводящих к потере суицидного вектора, отобраны мутанты, образующиеся в результате гомологичной рекомбинации участка хромосомы, содержащей интактный msbB ген с его мутантной аллелью в суицидном векторе. Наличие мутации подтверждено методом ПЦР.
Полученные мутанты практически не росли на агаре Хоттингера, в присутствии канамицина. Выращивание на той же среде без хлорида натрия в присутствии канамицина или на агаре Хоттингера без канамицина приводило к более эффективному росту. Скорость миграции ЛОС, выделенного из мутантных штаммов, при электрофоретическом разделении была выше, чем у ЛОС из штаммов "дикого" типа, что подтверждает меньшую степень ацилирования молекул ЛОС из рекомбинантных штаммов. Чувствительность мутантов к катионному антибиотику-полимиксину по сравнению с исходными штаммами, была более чем на два порядка выше. Мутантные клетки и препараты ЛОС, выделенные из них, были в 4-10 раз менее токсичны для мышей, сенсибилизированных актиномицином D.
Работа выполнена в рамках партнерского проекта Международного научно-технического центра (ISTC) #1197p, поддержанного программой Cooperative Threat Reduction Департамента Обороны США.