Метаболическое разнообразие «большой шестёрки» штаммов E. coli

Учёные из Национального университета Сингапура (NUS) обнаружили, что шесть основных штаммов Escherichia coli (E. coli), вызывающих пищевые отравления, имеют различный метаболизм и устойчивость к кислым условиям.

Патогенные E. coli ответственны за множество вспышек пищевых заболеваний. Среди сотен серогрупп (штаммов) E. coli патоген E. coli O157:H7 является наиболее известным из-за тяжести вызываемых им болезней. Помимо E. coli O157, существует ещё шесть серогрупп, которые Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) определяет как новые патогены, часто встречающиеся во вспышках. Их называют «большой шестёркой». Для безопасности пищевых продуктов важно уметь характеризовать эти патогены и понимать их поведение, чтобы разработать эффективные меры контроля.

Исследовательская группа под руководством профессора Ян Хуншуня из Департамента пищевой науки и технологий NUS использовала метаболомные технологии для изучения адаптивного ответа патогенов на различные стрессоры инактивации (электролизованная вода, ультразвук, природные антибактериальные агенты и др.). В своём исследовании команда изучила метаболические профили восьми серотипов E. coli, включая E. coli O157:H7 и «большую шестёрку», с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Результаты показали, что между восемью штаммами существует метаболическое разнообразие, и разные штаммы демонстрируют разную устойчивость к кислым условиям.

Исследователи обнаружили, что патогенные серотипы требуют более высокого производства энергии для поддержания своей физиологической активности по сравнению с непатогенным штаммом. Метаболические различия в условиях кислотного стресса указывают, что энергетический и аминокислотный обмен (особенно система, зависимая от глутаминовой кислоты) способствуют различной кислотоустойчивости серотипов E. coli. Эти результаты позволяют предположить, что контроль связанных метаболических путей во время санитарной обработки потенциально может улучшить инактивацию бактерий.

Традиционные методы характеристики бактерий включают физическое изучение морфологических особенностей с помощью микроскопов и биохимическую характеристику их биологических свойств с использованием культур на разных средах. Эти тесты очень трудоёмки, сложны и отнимают много времени. В отличие от них, NMR предоставляет удобный, неразрушающий и высокоавтоматизированный метод получения комплексного метаболического профиля микроорганизмов.

Аспирант Чэнь Линь, работающий над проектом, сказал: «Мониторинг изменений микробной метаболомики позволяет получить точный снимок клеток в различных физико-химических состояниях. Результаты метаболомного анализа патогенов «большой шестёрки» позволили лучше понять свойства бактерий, связанные с безопасностью пищевых продуктов».

«Эти данные представляют ценную основу для разработки более эффективных мер контроля безопасности пищевых продуктов, особенно для сдерживания новых патогенов «большой шестёрки», — добавил профессор Ян.