Кишечная палочка: различия между версиями
[отпатрулированная версия] | [отпатрулированная версия] |
Alessin (обсуждение | вклад) |
Нет описания правки |
||
(не показаны 32 промежуточные версии 12 участников) | |||
Строка 1: | Строка 1: | ||
{{Таксон |
{{Таксон |
||
| image file = |
| image file = E. coli Bacteria (7316101966).jpg |
||
| regnum = Бактерии |
| regnum = Бактерии |
||
| latin = Escherichia coli |
| latin = Escherichia coli |
||
Строка 7: | Строка 7: | ||
}} |
}} |
||
''' |
'''Кише́чная па́лочка''' ({{lang-la|Escherichia coli}}) — вид [[Грамотрицательные бактерии|грамотрицательных]] [[Бацилла (форма)|палочковидных]] [[Бактерии|бактерий]], широко распространённых в нижней части кишечника [[Гомойотермия|теплокровных]] животных. Большинство [[штамм]]ов ''E. coli'' являются безвредными, однако [[серотип]] [[Escherichia coli O157:H7|O157:H7]] может вызывать тяжёлые [[пищевые отравления]] у людей<ref name=CDC>{{cite web|title=''Escherichia coli'' O157:H7|work=CDC Division of Bacterial and Mycotic Diseases|url=https://www.cdc.gov/ncidod/dbmd/diseaseinfo/escherichiacoli_g.htm|accessdate=2007-01-25|archiveurl=https://www.webcitation.org/68vCSKeqo?url=http://www.cdc.gov/ncidod/dbmd/diseaseinfo/escherichiacoli_g.htm|archivedate=2012-07-05}}</ref> и животных<ref name=Vogt>{{статья |заглавие=''Escherichia coli O157:H7'' outbreak associated with consumption of ground beef, June-July 2002 |издание=Public Health Rep |том=120 |номер=2 |страницы=174—178 |pmid=15842119 |pmc=1497708 |язык=en |тип=journal |автор=Vogt R.L., Dippold L. |год=2005}}</ref>. Безвредные штаммы являются частью нормальной флоры кишечника человека и животных. Кишечная палочка приносит пользу организму хозяина, например, синтезируя [[витамин K]]<ref name=Bentley>{{статья |заглавие=Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria |издание={{Нп3|Microbiology and Molecular Biology Reviews}} |том=46 |номер=3 |страницы=241—280 |pmid=6127606 |pmc=281544 |ссылка=http://mmbr.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=6127606 |язык=en |тип=journal |автор=Bentley R., Meganathan R. |число=1 |месяц=9 |год=1982 |издательство={{Нп3|American Society for Microbiology}} |archivedate=2019-09-19 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20190919081254/https://mmbr.asm.org/content/46/3/241.long }}</ref>, а также предотвращая развитие [[Бактериальное заражение|патогенных микроорганизмов]] в кишечнике<ref name=Hudault>{{статья |заглавие=''Escherichia coli'' strains colonising the gastrointestinal tract protect germfree mice against ''Salmonella typhimurium'' infection |ссылка=https://archive.org/details/sim_gut_2001-07_49_1/page/47 |издание=Gut |том=49 |номер=1 |страницы=47—55 |pmid=11413110 |pmc=1728375 |doi=10.1136/gut.49.1.47 |язык=en |тип=journal |автор=Hudault S., Guignot J., Servin A.L. |месяц=7 |год=2001}}</ref><ref name=Reid>{{статья |заглавие=Can bacterial interference prevent infection? |ссылка=https://archive.org/details/sim_trends-in-microbiology_2001-09_9_9/page/424 |издание=Trends Microbiol. |том=9 |номер=9 |страницы=424—428 |pmid=11553454 |doi=10.1016/S0966-842X(01)02132-1 |язык=und |автор=Reid G., Howard J., Gan B.S. |месяц=9 |год=2001}}</ref>. |
||
''E. coli'' не всегда обитают только в желудочно-кишечном тракте, способность некоторое время выживать в окружающей среде делает их важным [[Биоиндикация#Применение в эпидемиологии и санитарии|индикатором]] для исследования образцов на наличие фекальных загрязнений<ref name=Feng_2002/><ref name=Thompson>{{cite news|first=Andrea|last=Thompson|title=E. coli Thrives in Beach Sands|url=http://www.livescience.com/health/070604_beach_ecoli.html|work=|publisher=Live Science|date=2007-06-04|accessdate=2007-12-03|archivedate=2007-06-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070607231526/http://www.livescience.com/health/070604_beach_ecoli.html}}</ref>. Бактерии легко могут быть выращены в лабораторных условиях, поэтому кишечная палочка играет важную роль в генетических исследованиях. ''E. coli'' является одним из самых изученных [[прокариоты|прокариотических]] микроорганизмов и одним из самых важных объектов биотехнологии и микробиологии. |
''E. coli'' не всегда обитают только в желудочно-кишечном тракте, способность некоторое время выживать в окружающей среде делает их важным [[Биоиндикация#Применение в эпидемиологии и санитарии|индикатором]] для исследования образцов на наличие фекальных загрязнений<ref name=Feng_2002/><ref name=Thompson>{{cite news|first=Andrea|last=Thompson|title=E. coli Thrives in Beach Sands|url=http://www.livescience.com/health/070604_beach_ecoli.html|work=|publisher=Live Science|date=2007-06-04|accessdate=2007-12-03|archivedate=2007-06-07|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070607231526/http://www.livescience.com/health/070604_beach_ecoli.html}}</ref>. Бактерии легко могут быть выращены в лабораторных условиях, поэтому кишечная палочка играет важную роль в генетических исследованиях. ''E. coli'' является одним из самых изученных [[прокариоты|прокариотических]] микроорганизмов и одним из самых важных объектов биотехнологии и микробиологии. |
||
Строка 27: | Строка 27: | ||
== Роль в нормальной микрофлоре == |
== Роль в нормальной микрофлоре == |
||
''E. coli'' в норме заселяет [[кишечник]] новорождённого ребёнка в течение 40 часов после рождения, поступая с пищей или от лиц, контактирующих с ребёнком, и сохраняются на протяжении жизни на уровне 10<sup>6</sup>—10<sup>8</sup> КОЕ/г содержимого [[Толстая кишка человека|толстой кишки]]. В [[ЖКТ]] кишечные палочки прилипают к слизистым оболочкам и являются основными представителями факультативных анаэробов у человека. Так как кишечные палочки не имеют [[Бактериофаги|бактериофагов]], кодирующих факторы вирулентности, они являются [[комменсализм|комменсалами]]<ref name=Evans />. По другим данным, микроорганизмы (в том числе ''[[E. coli]]'') начинают заселять человеческий организм ещё в утробе матери<ref>{{Cite web |url=http://medportal.ru/mednovosti/news/2012/04/12/bacterfetus/ |title=Учёные обнаружили бактерии в кишечнике нерождённых детей — МедНовости — MedPortal.ru<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-04-18 |archive-date=2012-04-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120415042023/http://medportal.ru/mednovosti/news/2012/04/12/bacterfetus/ |deadlink=no }}</ref>. |
''E. coli'' в норме заселяет [[кишечник]] новорождённого ребёнка в течение 40 часов после рождения, поступая с пищей или от лиц, контактирующих с ребёнком, и сохраняются на протяжении жизни на уровне 10<sup>6</sup>—10<sup>8</sup> КОЕ/г содержимого [[Толстая кишка человека|толстой кишки]]. В [[Желудочно-кишечный тракт|ЖКТ]] кишечные палочки прилипают к слизистым оболочкам и являются основными представителями факультативных анаэробов у человека. Так как кишечные палочки не имеют [[Бактериофаги|бактериофагов]], кодирующих факторы вирулентности, они являются [[комменсализм|комменсалами]]<ref name=Evans />. По другим данным, микроорганизмы (в том числе ''[[E. coli]]'') начинают заселять человеческий организм ещё в утробе матери<ref>{{Cite web |url=http://medportal.ru/mednovosti/news/2012/04/12/bacterfetus/ |title=Учёные обнаружили бактерии в кишечнике нерождённых детей — МедНовости — MedPortal.ru<!-- Заголовок добавлен ботом --> |access-date=2012-04-18 |archive-date=2012-04-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120415042023/http://medportal.ru/mednovosti/news/2012/04/12/bacterfetus/ |deadlink=no }}</ref>. |
||
Непатогенный штамм ''Escherichia coli'' Nissle 1917 известен как Mutaflor и используется в медицине в качестве [[пробиотик]]а, в основном для лечения желудочно-кишечных заболеваний, в том числе у новорождённых<ref>{{статья |заглавие=Analysis of the genome structure of the nonpathogenic probiotic Escherichia coli strain Nissle 1917 |издание={{Нп3|American Society for Microbiology}} |том=186 |номер=16 |страницы=5432—5441 |doi=10.1128/JB.186.16.5432-5441.2004 |pmid=15292145 |pmc=490877 |язык=en |тип=journal |автор=Grozdanov L., Raasch C., Schulze J., Sonnenborn U., Gottschalk G., Hacker J., Dobrindt U; Raasch; Schulze; Sonnenborn; Gottschalk; Hacker; Dobrindt |месяц=8 |год=2004 |издательство={{Нп3|American Society for Microbiology}} }}</ref><ref>{{статья |заглавие=Nonpathogenic Escherichia coli strain Nissle1917 prevents murine acute and chronic colitis |издание=Inflamm Bowel Dis |том=11 |номер=5 |страницы=455—463 |doi=10.1097/01.MIB.0000158158.55955.de |pmid=15867585 |язык=en |тип=journal |автор=Kamada N., Inoue N., Hisamatsu T., Okamoto S., Matsuoka K., Sato T., Chinen H., Hong K.S., Yamada T., Suzuki Y., Suzuki T., Watanabe N., Tsuchimoto K., Hibi T; Inoue; Hisamatsu; Okamoto; Matsuoka; Sato; Chinen; Hong; Yamada |месяц=5 |год=2005}}</ref>. |
Непатогенный штамм ''Escherichia coli'' Nissle 1917 известен как Mutaflor и используется в медицине в качестве [[пробиотик]]а, в основном для лечения желудочно-кишечных заболеваний, в том числе у новорождённых<ref>{{статья |заглавие=Analysis of the genome structure of the nonpathogenic probiotic Escherichia coli strain Nissle 1917 |издание={{Нп3|American Society for Microbiology}} |том=186 |номер=16 |страницы=5432—5441 |doi=10.1128/JB.186.16.5432-5441.2004 |pmid=15292145 |pmc=490877 |язык=en |тип=journal |автор=Grozdanov L., Raasch C., Schulze J., Sonnenborn U., Gottschalk G., Hacker J., Dobrindt U; Raasch; Schulze; Sonnenborn; Gottschalk; Hacker; Dobrindt |месяц=8 |год=2004 |издательство={{Нп3|American Society for Microbiology}} }}</ref><ref>{{статья |заглавие=Nonpathogenic Escherichia coli strain Nissle1917 prevents murine acute and chronic colitis |издание=Inflamm Bowel Dis |том=11 |номер=5 |страницы=455—463 |doi=10.1097/01.MIB.0000158158.55955.de |pmid=15867585 |язык=en |тип=journal |автор=Kamada N., Inoue N., Hisamatsu T., Okamoto S., Matsuoka K., Sato T., Chinen H., Hong K.S., Yamada T., Suzuki Y., Suzuki T., Watanabe N., Tsuchimoto K., Hibi T; Inoue; Hisamatsu; Okamoto; Matsuoka; Sato; Chinen; Hong; Yamada |месяц=5 |год=2005}}</ref>. |
||
Строка 36: | Строка 36: | ||
В [[1946 год]]у [[Ледерберг, Джошуа|Джошуа Ледерберг]] и [[Тейтем, Эдуард|Эдуард Тейтем]] описали явление [[конъюгация у бактерий|конъюгации]] бактерий, используя кишечную палочку в качестве модельного организма<ref>{{статья |заглавие=Gene recombination in E. coli |издание=Nature |том=158 |страницы=558 |ссылка=http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/_/bbgasz.pdf |doi=10.1038/158558a0 |язык=en |автор=Lederberg, Joshua; E.L. Tatum |месяц=October 19 |год=1946 |archivedate=2011-05-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110510203627/http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/_/bbgasz.pdf }} Source: [http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/ National Library of Medicine — The Joshua Lederberg Papers] {{Wayback|url=http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/ |date=20110510203632 }}</ref>. ''E. coli'' остаётся одной из наиболее востребованных бактерий при изучении конъюгации и в настоящее время. ''E. coli'' была важным компонентом первых экспериментов по генетике [[Бактериофаги|бактериофагов]]<ref>{{cite web|url=http://www.cshl.edu/History/phagecourse.html|title=The Phage Course - Origins|accessdate=2007-12-03|last=|first=|coauthors=|year=2006|work=|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory|deadlink=404|archiveurl=https://web.archive.org/web/20020720094306/http://www.cshl.edu/History/phagecourse.html|archivedate=2002-07-20}}</ref>, ранние исследователи, например, Сеймор Бензер, использовали ''E. coli'' и фаг T4 для изучения структуры генов<ref>{{статья |заглавие=On the topography of the genetic fine structure |издание=[[Proceedings of the National Academy of Sciences]] |том=47 |номер=3 |страницы=403—415 |pmc=221592 |doi=10.1073/pnas.47.3.403 |язык=en |автор=Benzer, Seymour |месяц=3 |год=1961 |издательство=[[Национальная академия наук США|National Academy of Sciences]] }}</ref>. До исследований Бензера не было известно, имеет ген линейную или разветвлённую структуру. |
В [[1946 год]]у [[Ледерберг, Джошуа|Джошуа Ледерберг]] и [[Тейтем, Эдуард|Эдуард Тейтем]] описали явление [[конъюгация у бактерий|конъюгации]] бактерий, используя кишечную палочку в качестве модельного организма<ref>{{статья |заглавие=Gene recombination in E. coli |издание=Nature |том=158 |страницы=558 |ссылка=http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/_/bbgasz.pdf |doi=10.1038/158558a0 |язык=en |автор=Lederberg, Joshua; E.L. Tatum |месяц=October 19 |год=1946 |archivedate=2011-05-10 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20110510203627/http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/_/bbgasz.pdf }} Source: [http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/ National Library of Medicine — The Joshua Lederberg Papers] {{Wayback|url=http://profiles.nlm.nih.gov/BB/G/A/S/Z/ |date=20110510203632 }}</ref>. ''E. coli'' остаётся одной из наиболее востребованных бактерий при изучении конъюгации и в настоящее время. ''E. coli'' была важным компонентом первых экспериментов по генетике [[Бактериофаги|бактериофагов]]<ref>{{cite web|url=http://www.cshl.edu/History/phagecourse.html|title=The Phage Course - Origins|accessdate=2007-12-03|last=|first=|coauthors=|year=2006|work=|publisher=Cold Spring Harbor Laboratory|deadlink=404|archiveurl=https://web.archive.org/web/20020720094306/http://www.cshl.edu/History/phagecourse.html|archivedate=2002-07-20}}</ref>, ранние исследователи, например, Сеймор Бензер, использовали ''E. coli'' и фаг T4 для изучения структуры генов<ref>{{статья |заглавие=On the topography of the genetic fine structure |издание=[[Proceedings of the National Academy of Sciences]] |том=47 |номер=3 |страницы=403—415 |pmc=221592 |doi=10.1073/pnas.47.3.403 |язык=en |автор=Benzer, Seymour |месяц=3 |год=1961 |издательство=[[Национальная академия наук США|National Academy of Sciences]] }}</ref>. До исследований Бензера не было известно, имеет ген линейную или разветвлённую структуру. |
||
Кишечная палочка ''E. coli'' была одним из первых организмов, чей геном был полностью секвенирован. Последовательность нуклеотидов в геноме штамма K-12 ''E. coli'' была опубликована в журнале ''[[Science (журнал)|Science]]'' в 1997 году<ref>{{статья |заглавие=The complete genome sequence of Escherichia coli K-12 |издание=Science |том=277 |номер=5331 |страницы=1453—1462 |pmc=9278503 |doi=10.1126/science.277.5331.1453 |язык=en |автор=Frederick R. Blattner, Guy Plunkett III, Craig Bloch, Nicole Perna, Valerie Burland, Monica Riley, Julio Collado-Vides, Jeremy Glasner, Christopher Rode, George Mayhew, Jason Gregor, Nelson Davis, Heather Kirkpatrick, Michael Goeden, Debra Rose, Bob Mau, Ying Shao |месяц=September 5 |год=1997 }}</ref>. |
Кишечная палочка ''E. coli'' была одним из первых организмов, чей геном был полностью [[Секвенирование|секвенирован]]. Последовательность нуклеотидов в геноме штамма K-12 ''E. coli'' была опубликована в журнале ''[[Science (журнал)|Science]]'' в 1997 году<ref>{{статья |заглавие=The complete genome sequence of Escherichia coli K-12 |издание=Science |том=277 |номер=5331 |страницы=1453—1462 |pmc=9278503 |doi=10.1126/science.277.5331.1453 |язык=en |автор=Frederick R. Blattner, Guy Plunkett III, Craig Bloch, Nicole Perna, Valerie Burland, Monica Riley, Julio Collado-Vides, Jeremy Glasner, Christopher Rode, George Mayhew, Jason Gregor, Nelson Davis, Heather Kirkpatrick, Michael Goeden, Debra Rose, Bob Mau, Ying Shao |месяц=September 5 |год=1997 }}</ref>. |
||
[[Долговременный эксперимент по эволюции E. coli|Долговременный эксперимент по эволюции ''E. coli'']] был начат Ричардом Ленски в 1988 году и позволил непосредственно наблюдать эволюционные изменения в лабораторных условиях<ref>[https://www.newscientist.com/channel/life/dn14094-bacteria-make-major-evolutionary-shift-in-the-lab.html Bacteria make major evolutionary shift in the lab] {{Wayback|url=https://www.newscientist.com/channel/life/dn14094-bacteria-make-major-evolutionary-shift-in-the-lab.html |date=20080828030920 }} ''New Scientist''</ref>. В данном эксперименте одна популяция ''E. coli'' получила возможность аэробно метаболизировать [[цитрат]]. Такая способность встречается у ''E. coli'' в норме крайне редко. Неспособность к росту в аэробных условиях используют для того, чтобы отличить ''E. coli'' от других родственных бактерий, например, ''[[Salmonella]]''. В ходе данного эксперимента в лабораторных условиях удалось наблюдать процесс [[видообразование|видообразования]]. |
[[Долговременный эксперимент по эволюции E. coli|Долговременный эксперимент по эволюции ''E. coli'']] был начат Ричардом Ленски в 1988 году и позволил непосредственно наблюдать эволюционные изменения в лабораторных условиях<ref>[https://www.newscientist.com/channel/life/dn14094-bacteria-make-major-evolutionary-shift-in-the-lab.html Bacteria make major evolutionary shift in the lab] {{Wayback|url=https://www.newscientist.com/channel/life/dn14094-bacteria-make-major-evolutionary-shift-in-the-lab.html |date=20080828030920 }} ''New Scientist''</ref>. В данном эксперименте одна популяция ''E. coli'' получила возможность аэробно метаболизировать [[цитрат]]. Такая способность встречается у ''E. coli'' в норме крайне редко. Неспособность к росту в аэробных условиях используют для того, чтобы отличить ''E. coli'' от других родственных бактерий, например, ''[[Salmonella]]''. В ходе данного эксперимента в лабораторных условиях удалось наблюдать процесс [[видообразование|видообразования]]. |
||
Строка 43: | Строка 43: | ||
''E. coli'' играет важную роль в современной промышленной микробиологии и биологической инженерии<ref name=lee1996>{{статья |заглавие=High cell-density culture of Escherichia coli |издание=Trends Biotechnol. |том=14 |номер=3 |страницы=98—105 |pmid=8867291 |doi=10.1016/0167-7799(96)80930-9 |язык=und |автор=Lee S.Y. |год=1996}}</ref>. Работа Стенли Нормана Коэна и Герберта Бойера на ''E. coli'' с использованием [[плазмиды|плазмид]] и [[эндонуклеазы рестрикции|эндонуклеаз рестрикции]] для создания рекомбинантной ДНК находится у истоков современной биотехнологии<ref name=birth>{{статья |заглавие=The birth of biotechnology |издание=Nature |том=421 |номер=6921 |страницы=456—457 |pmid=12540923 |doi=10.1038/nj6921-456a |ссылка=http://www.nature.com/nature/journal/v421/n6921/full/nj6921-456a.html |язык=en |автор=Russo E. |месяц=1 |год=2003 |archivedate=2010-11-07 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20101107031102/http://www.nature.com/nature/journal/v421/n6921/full/nj6921-456a.html }}</ref>. |
''E. coli'' играет важную роль в современной промышленной микробиологии и биологической инженерии<ref name=lee1996>{{статья |заглавие=High cell-density culture of Escherichia coli |издание=Trends Biotechnol. |том=14 |номер=3 |страницы=98—105 |pmid=8867291 |doi=10.1016/0167-7799(96)80930-9 |язык=und |автор=Lee S.Y. |год=1996}}</ref>. Работа Стенли Нормана Коэна и Герберта Бойера на ''E. coli'' с использованием [[плазмиды|плазмид]] и [[эндонуклеазы рестрикции|эндонуклеаз рестрикции]] для создания рекомбинантной ДНК находится у истоков современной биотехнологии<ref name=birth>{{статья |заглавие=The birth of biotechnology |издание=Nature |том=421 |номер=6921 |страницы=456—457 |pmid=12540923 |doi=10.1038/nj6921-456a |ссылка=http://www.nature.com/nature/journal/v421/n6921/full/nj6921-456a.html |язык=en |автор=Russo E. |месяц=1 |год=2003 |archivedate=2010-11-07 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20101107031102/http://www.nature.com/nature/journal/v421/n6921/full/nj6921-456a.html }}</ref>. |
||
Кишечную палочку считают универсальным организмом для синтеза чужеродных белков<ref name=Cornelis/>. В ''E. coli'' исследователи вводят гены при помощи плазмид, что позволяет осуществлять биосинтез белков для промышленной ферментации. Также разработаны системы для синтеза в ''E. coli'' рекомбинантных белков |
Кишечную палочку считают универсальным организмом для синтеза чужеродных белков<ref name=Cornelis/>. В ''E. coli'' исследователи вводят гены при помощи плазмид, что позволяет осуществлять биосинтез белков для промышленной ферментации. Также разработаны системы для синтеза в ''E. coli'' рекомбинантных белков. Модифицированные ''E. coli'' используют при разработке [[вакцины|вакцин]], синтеза иммобилизованных [[фермент]]ов и решения других задач<ref name=Cornelis>{{статья |заглавие=Expressing genes in different Escherichia coli compartments |издание=Curr. Opin. Biotechnol. |том=11 |номер=5 |страницы=450—454 |pmid=11024362 |doi=10.1016/S0958-1669(00)00131-2 |язык=und |автор=Cornelis P. |год=2000}}</ref>. Однако в организме ''E. coli'' невозможно получать некоторые крупные белковые комплексы, содержащие [[Дисульфидная связь|дисульфидные связи]], в частности, белки, для проявления биологической активности которых требуется [[посттрансляционная модификация]]<ref name=lee1996/>. |
||
* Одним из первых примеров использования технологии [[рекомбинантная ДНК|рекомбинантных ДНК]] с 1976 г. является синтез аналога [[инсулин]]а человека<ref>{{cite web|url=http://www.littletree.com.au/dna.htm|title=Recombinant DNA Technology in the Synthesis of Human Insulin|accessdate=2007-11-30|last=Tof|first=Ilanit|coauthors=|year=1994|work=|publisher=Little Tree Pty. Ltd.|archiveurl=https://www.webcitation.org/68vCSkrVg?url=http://www.littletree.com.au/dna.htm|archivedate=2012-07-05}}</ref> в штамме К12. Из 40 м³ клеточной культуры кишечной палочки К12 методом обращённо-фазовой хроматографии удаётся получить около 100 г чистого инсулина. Потребность мирового рынка составляет около 8 т в год. |
|||
*Гены из генома кишечной палочки также используются для генетической модификации растений, в частности из нее выделяют ген устойчивости к антибиотикам [[неомицин]]у и [[канамицин]]у.<ref>{{Cite web |url=http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/event/default.asp?EventID=106&Event=%7BrecEvents.EventName%7D |title=Event Name: MON801 (MON80100) |access-date=2022-04-08 |archive-date=2020-10-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201023030959/https://isaaa.org/gmapprovaldatabase/event/default.asp?EventID=106&Event=%7BrecEvents.EventName%7D |deadlink=no }}</ref> |
* Гены из генома кишечной палочки также используются для генетической модификации растений, в частности из нее выделяют ген устойчивости к антибиотикам [[неомицин]]у и [[канамицин]]у.<ref>{{Cite web |url=http://www.isaaa.org/gmapprovaldatabase/event/default.asp?EventID=106&Event=%7BrecEvents.EventName%7D |title=Event Name: MON801 (MON80100) |access-date=2022-04-08 |archive-date=2020-10-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201023030959/https://isaaa.org/gmapprovaldatabase/event/default.asp?EventID=106&Event=%7BrecEvents.EventName%7D |deadlink=no }}</ref> |
||
* Разработаны челночные векторы для Escherichia coli, а также системы с использованием транспозонов и специфических фагов для производства [[ацетон]]а и |
* Разработаны челночные векторы для Escherichia coli, а также системы с использованием транспозонов и специфических фагов для производства [[ацетон]]а и [[1-бутанол]]а из синтетических гидантоинов. |
||
* Мутантные штаммы Escherichia coli с изменённым путём регуляции биосинтеза являются основным промышленным источником L-[[треонин]]а. |
* Мутантные штаммы Escherichia coli с изменённым путём регуляции биосинтеза являются основным промышленным источником L-[[треонин]]а. |
||
* Экономически выгоден синтез [[аспарагиновая кислота|L-аспарагиновой кислоты]] клетками Escherichia coli из фумаровой кислоты в присутствии аммиака. |
* Экономически выгоден синтез [[аспарагиновая кислота|L-аспарагиновой кислоты]] клетками Escherichia coli из фумаровой кислоты в присутствии аммиака (в объёме около 10 000 т в год). |
||
* В штаммах-суперпродуцентах Escherichia coli протекает биосинтез L-[[фенилаланин]]а. |
* В штаммах-суперпродуцентах Escherichia coli протекает биосинтез L-[[фенилаланин]]а. |
||
* Ферментативным гидролизом под действием иммобилизированной пенициллин-G-амидазы из Escherichia coli получают 6-APA (6-[[аминопенициллановая кислота| |
* Ферментативным гидролизом из пенициллина-G под действием иммобилизированной пенициллин-G-амидазы из Escherichia coli ежегодно получают около 40 000 т 6-APA (6-[[аминопенициллановая кислота|аминопенициллановой кислоты]]) — важнейшего продукта при получении полусинтетических пенициллинов и цефалоспоринов. |
||
* Из Escherichia coli клонированы в геном Xanthomonas campestris гены β-галактозидазы lacZ и лактопермеазы lacY, что позволило получить штамм, использующий в производстве [[ксантан]]а отходы молочной промышленности ([[молочная сыворотка|молочную сыворотку]]). |
* Из Escherichia coli клонированы в геном Xanthomonas campestris гены β-галактозидазы lacZ и лактопермеазы lacY, что позволило получить штамм, использующий в производстве [[ксантан]]а отходы молочной промышленности ([[молочная сыворотка|молочную сыворотку]]). |
||
* Трансформация клеток Escherichia coli плазмидами, содержащими клонированные гены из [[Alcaligenes latus]], даёт на выходе поли-3-[[гидроксимаслянаяя кислота|гидроксимасляную кислоту]]. |
|||
* Рекомбинантные штаммы Escherichia coli (метаболизм которых изменён внедрением гена глицерин-дегидратазы) используются при получении сополимера 1,3-[[пропандиол]]а и [[терефталевая кислота|терефталевой кислоты]] (производители — [[DuPont]] и [[Geneva Biotech]]). |
|||
* Методами генетической инженерии проводится гетерологическая экспрессия фрагмента белка с [[адгезия|адгезионными]] свойствами, вырабатываемого мидиями Mytilus edulis, размером 25 [[кДа]] в клетках Escherichia coli. Выделенный продукт приходится обрабатывать ферментом тирозиназой из шампиньонов, который гидролизует остатки тирозина до ο-гидрокситирозина, что обеспечивает образование поперечных сшивок между полипептидными цепями. |
|||
* В рекомбинантных клетках (с усиленной активностью триптофаназы и с добавлением гена нафталиндиоксигеназы) Escherichia coli производят [[индиго]] из триптофана. |
|||
* Из термофильного микроорганизма Thermotoga maritima выделен рекомбинантный белок [[ксиланаза]] для отбеливания бумаги, который воспроизводится путём клонирования в Escherichia coli. |
|||
* С 1984 г. с использованием клеток Escherichia coli производится [[гормон роста]] человека ([[соматотропин]]) методом ферментации. |
|||
* В клетках Escherichia coli клонирован ген [[Гемоглобин|гемоглобина]] человека, и экспрессированный из них [[гемоглобин]] тщательно очищается хроматографией перед использованием в медицинских целях. |
|||
* Рекомбинантные штаммы Escherichia coli, которые продуцируют сывороточный [[альбумин]], находятся лишь на стадии испытаний. |
|||
* Ферментацией в клетках Escherichia coli получают рекомбинантные [[антикоагулянт]] [[гирудин]], [[ингибитор]] ферментов [[апротинин]], [[интерферон]]ы, интерлейкин [[IL-2 (Биология)|IL-2]] от рака почек, [[факторы роста]] гранулоцитов и макрофагов, [[фактор некроза опухолей]], [[антитела]], [[Ti-плазмида|Ti-плазмиды]] для генной модификации растений, [[аспартаткиназа|аспартаткиназу]]. |
|||
* Из устойчивых к [[глифосат]]у штаммов Escherichia coli был выделен и клонирован ген 5-0-енолпирувилшикимат-3-фосфат-синтазы ([[EPSP-синтаза|EPSP-синтазы]]), что привело к созданию вида соевых бобов, устойчивых к глифосату. |
|||
* Встраивание нерегулируемого гена из Escherichia coli позволяет получить [[помидоры]] с содержанием [[крахмал]]а выше на 20 %. |
|||
* Повышение уровня экспрессии у [[картофель|картофеля]] гена glgB из Escherichia coli, контролирующего образование α-1,6-связей между мономерами крахмала, в присутствии промотора гена синтазы гранулированного крахмала позволяет клубням накапливать крахмал с повышенным почти на 25 % содержанием [[амилопектин]]а. |
|||
== Патогенность == |
== Патогенность == |
||
Строка 57: | Строка 70: | ||
''E. coli'' очень чувствительна к таким антибиотикам, как [[стрептомицин]] или [[гентамицин]]. Однако ''E. coli'' может быстро приобретать лекарственную устойчивость<ref name=SciDaily_2001>{{cite web|title=Gene Sequence Of Deadly E. Coli Reveals Surprisingly Dynamic Genome|publisher=Science Daily|url=http://www.sciencedaily.com/releases/2001/01/010125082330.htm|date=2001-01-25|accessdate=2007-02-08|archiveurl=https://www.webcitation.org/68vCTsVeD?url=http://www.sciencedaily.com/releases/2001/01/010125082330.htm|archivedate=2012-07-05}}</ref>. |
''E. coli'' очень чувствительна к таким антибиотикам, как [[стрептомицин]] или [[гентамицин]]. Однако ''E. coli'' может быстро приобретать лекарственную устойчивость<ref name=SciDaily_2001>{{cite web|title=Gene Sequence Of Deadly E. Coli Reveals Surprisingly Dynamic Genome|publisher=Science Daily|url=http://www.sciencedaily.com/releases/2001/01/010125082330.htm|date=2001-01-25|accessdate=2007-02-08|archiveurl=https://www.webcitation.org/68vCTsVeD?url=http://www.sciencedaily.com/releases/2001/01/010125082330.htm|archivedate=2012-07-05}}</ref>. |
||
Эта устойчивость бактерий к антибиотикам обусловлена: а) нарушением процесса поступления антибиотика в клетку или ускоренным его выведением из клетки (например, в результате изменения проницаемости мембраны), б) специфическими изменениями структур, являющихся мишенью действия антибиотика (изменением сайта связывания в рибосоме или молекуле ДНК), в) генетически запрограммированными ферментативными реакциями, обеспечивающими устойчивость к антибиотику. |
|||
== Желудочно-кишечные инфекции == |
== Желудочно-кишечные инфекции == |
||
{{main|Коли-инфекция}} |
{{main|Коли-инфекция}} |
||
Вирулентные штаммы ''E. coli'' в норме отсутствуют в кишечнике, и заболевание наступает при заражении алиментарным путём. Передача патогенных ''E. coli'' часто происходит фекально-оральным путём<ref name=Evans>{{cite web|url=http://www.gsbs.utmb.edu/microbook/ch025.htm|title=Escherichia Coli|accessdate=2007-12-02|last=Evans Jr.|first=Doyle J.|coauthors=Dolores G. Evans|date=|work=Medical Microbiology, 4th edition|publisher=The University of Texas Medical Branch at Galveston|archiveurl=https://web.archive.org/web/20071102062813/http://www.gsbs.utmb.edu/microbook/ch025.htm <!-- Bot retrieved archive -->|archivedate=2007-11-02}}</ref><ref name=haccp>{{cite web|url=http://www.cfsan.fda.gov/~dms/hret2-a3.html|title=Retail Establishments; Annex 3 - Hazard Analysis|accessdate=2007-12-02|last=|first=|coauthors=|month=April|year=2006|work=Managing Food Safety: A Manual for the Voluntary Use of HACCP Principles for Operators of Food Service and Retail Establishments|publisher=U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070607221204/http://www.cfsan.fda.gov/~dms/hret2-a3.html <!-- Bot retrieved archive -->|archivedate=2007-06-07}}</ref><ref>{{статья |заглавие=Spread of disease by fecal-oral route in day nurseries |издание=Health Service Reports |том=88 |номер=4 |страницы=320—322 |pmid=4574421 |pmc=1616047 |язык=en |тип=journal |автор=Gehlbach, S.H.; J.N. MacCormack, B.M. Drake, W.V. Thompson |месяц=4 |год=1973}}</ref>. Частые пути передачи могут быть вызваны: низкой гигиеной приготовления пищи<ref name=haccp/>, загрязнением продуктов навозом<ref name=spinach>{{cite news|author=Sabin Russell |
Вирулентные штаммы ''E. coli'' в норме отсутствуют в кишечнике, и заболевание наступает при заражении алиментарным путём. Передача патогенных ''E. coli'' часто происходит фекально-оральным путём<ref name=Evans>{{cite web|url=http://www.gsbs.utmb.edu/microbook/ch025.htm|title=Escherichia Coli|accessdate=2007-12-02|last=Evans Jr.|first=Doyle J.|coauthors=Dolores G. Evans|date=|work=Medical Microbiology, 4th edition|publisher=The University of Texas Medical Branch at Galveston|archiveurl=https://web.archive.org/web/20071102062813/http://www.gsbs.utmb.edu/microbook/ch025.htm <!-- Bot retrieved archive -->|archivedate=2007-11-02}}</ref><ref name=haccp>{{cite web|url=http://www.cfsan.fda.gov/~dms/hret2-a3.html|title=Retail Establishments; Annex 3 - Hazard Analysis|accessdate=2007-12-02|last=|first=|coauthors=|month=April|year=2006|work=Managing Food Safety: A Manual for the Voluntary Use of HACCP Principles for Operators of Food Service and Retail Establishments|publisher=U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070607221204/http://www.cfsan.fda.gov/~dms/hret2-a3.html <!-- Bot retrieved archive -->|archivedate=2007-06-07}}</ref><ref>{{статья |заглавие=Spread of disease by fecal-oral route in day nurseries |издание=Health Service Reports |том=88 |номер=4 |страницы=320—322 |pmid=4574421 |pmc=1616047 |язык=en |тип=journal |автор=Gehlbach, S.H.; J.N. MacCormack, B.M. Drake, W.V. Thompson |месяц=4 |год=1973}}</ref>. Частые пути передачи могут быть вызваны: низкой [[Гигиена питания|гигиеной]] приготовления пищи<ref name=haccp/>, загрязнением продуктов навозом<ref name=spinach>{{cite news|author=Sabin Russell|title=Spinach E. coli linked to cattle; Manure on pasture had same strain as bacteria in outbreak|url=http://www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?file=/c/a/2006/10/13/MNG71LOT711.DTL|publisher=San Francisco Chronicle|id=|date=2006-10-13|accessdate=2007-12-02|archivedate=2012-05-24|archiveurl=https://web.archive.org/web/20120524024705/http://www.sfgate.com/cgi-bin/article.cgi?file=%2Fc%2Fa%2F2006%2F10%2F13%2FMNG71LOT711.DTL}}</ref>, поливом урожая загрязнённой водой или сточными водами<ref>{{статья |заглавие=Microbial contamination of fruit and vegetables and the behaviour of enteropathogens in the phyllosphere: a review |издание=J. Appl. Microbiol. |том=104 |номер=3 |страницы=613—626 |pmid=17927745 |doi=10.1111/j.1365-2672.2007.03587.x |ссылка=http://www3.interscience.wiley.com/resolve/openurl?genre=article&sid=nlm:pubmed&issn=1364-5072&date=2008&volume=104&issue=3&spage=613 |язык=en |тип=journal |автор=Heaton J.C., Jones K. |месяц=3 |год=2008}}{{Недоступная ссылка|date=Май 2019 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>, при выпасе диких свиней на пашнях<ref name=DeGregori>{{cite web|author=Thomas R. DeGregori|date=2007-08-17|url=http://www.cgfi.org/cgficommentary/maddening-media-misinformation-on-biotech-and-industrial-agriculture-part-5-of-5|title=CGFI: Maddening Media Misinformation on Biotech and Industrial Agriculture|accessdate=2007-12-08|format=|work=|deadlink=404|archiveurl=https://web.archive.org/web/20071013030645/http://www.cgfi.org/cgficommentary/maddening-media-misinformation-on-biotech-and-industrial-agriculture-part-5-of-5|archivedate=2007-10-13}}</ref>, употреблением для питья воды, загрязнённой сточными водами<ref>{{статья |заглавие=Waterborne ''Escherichia coli'' O157 |издание=Society for Applied Microbiology Symposium Series |номер=29 |страницы=124S—132S |pmid=10880187 |язык=und |автор=Chalmers, R.M.; H. Aird, F.J. Bolton |год=2000}}</ref>. |
||
Вирулентные штаммы ''E. coli'' могут вызывать [[гастроэнтерит]]ы, воспаления мочеполовой системы, а также [[менингит]] у новорождённых. В редких случаях вирулентные штаммы также вызывают гемолитический-уремический синдром, [[перитонит]], [[мастит]], [[сепсис]] и грамотрицательную пневмонию. |
Вирулентные штаммы ''E. coli'' могут вызывать [[гастроэнтерит]]ы, воспаления мочеполовой системы, а также [[менингит]] у новорождённых. В редких случаях вирулентные штаммы также вызывают гемолитический-уремический синдром, [[перитонит]], [[мастит]], [[сепсис]] и грамотрицательную пневмонию. |
||
Строка 78: | Строка 93: | ||
== Лечение фагами == |
== Лечение фагами == |
||
{{основная статья|Фаготерапия}} |
{{основная статья|Фаготерапия}} |
||
Фаготерапия для лечения патогенных бактерий была разработана более 80 лет назад в [[СССР|Советском Союзе]], где использовалась для лечения [[Диарея|диареи]], вызванной ''E. coli''<ref>{{cite web|url=http://www.iitd.pan.wroc.pl/phages/phages.html|title=Therapeutic use of bacteriophages in bacterial infections|publisher=Polish Academy of Sciences|deadlink=404|archiveurl=https://web.archive.org/web/20060208092017/http://www.iitd.pan.wroc.pl/phages/phages.html|archivedate=2006-02-08}}</ref>. В настоящее время фаговая терапия доступна в Центре фаговой терапии в [[Грузия|Грузии]] и в [[Польша|Польше]]<ref>{{cite web|url=http://www.phagetherapycenter.com/pii/PatientServlet?command=static_conditions&language=0|title=Medical conditions treated with phage therapy|publisher=Phage Therapy Center|archiveurl=https://www.webcitation.org/68vCUQzmx?url=http://www.phagetherapycenter.com/pii/PatientServlet?command=static_conditions|archivedate=2012-07-05}}</ref>. |
|||
[[Фаг Т4|Бактериофаг Т4]] является хорошо изученным фагом, инфицирующим ''E. coli''. |
[[Фаг Т4|Бактериофаг Т4]] является хорошо изученным фагом, инфицирующим ''E. coli''. |
Текущая версия от 00:24, 8 августа 2024
Кишечная палочка | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Научная классификация | ||||||||||
Домен: Тип: Класс: Порядок: Семейство: Род: Вид: Кишечная палочка |
||||||||||
Международное научное название | ||||||||||
Escherichia coli (Migula 1895) Castellani and Chalmers 1919 |
||||||||||
|
Кише́чная па́лочка (лат. Escherichia coli) — вид грамотрицательных палочковидных бактерий, широко распространённых в нижней части кишечника теплокровных животных. Большинство штаммов E. coli являются безвредными, однако серотип O157:H7 может вызывать тяжёлые пищевые отравления у людей[1] и животных[2]. Безвредные штаммы являются частью нормальной флоры кишечника человека и животных. Кишечная палочка приносит пользу организму хозяина, например, синтезируя витамин K[3], а также предотвращая развитие патогенных микроорганизмов в кишечнике[4][5].
E. coli не всегда обитают только в желудочно-кишечном тракте, способность некоторое время выживать в окружающей среде делает их важным индикатором для исследования образцов на наличие фекальных загрязнений[6][7]. Бактерии легко могут быть выращены в лабораторных условиях, поэтому кишечная палочка играет важную роль в генетических исследованиях. E. coli является одним из самых изученных прокариотических микроорганизмов и одним из самых важных объектов биотехнологии и микробиологии.
E. coli была описана немецким педиатром и бактериологом Теодором Эшерихом в 1885 году[6]. В настоящее время кишечную палочку относят к роду эшерихий (Escherichia), названному в честь Теодора Эшериха семейства энтеробактерий[8].
Штаммы
[править | править код]Штамм — это совокупность особей внутри вида, которая обладает свойствами, отличными от свойств других особей. Часто такие отличия могут быть обнаружены только на молекулярном уровне, однако имеют эффект на физиологию бактерии или жизненный цикл. Разные штаммы E. coli часто специфичны к определённым хозяевам, что делает возможным определение источника фекального заражения в образцах[6][7]. Например, если известно, какие штаммы E. coli представлены в образце воды, можно определить источник заражения, например, человек, другое млекопитающее или птица.
Новые штаммы E. coli появляются в результате мутаций и горизонтального переноса генов[9]. Некоторые штаммы вырабатывают особенности, губительные для организмов хозяина, такие вирулентные штаммы могут вызывать диарею, что неприятно в случае взрослых и может привести к летальному исходу у детей в развивающихся странах[10]. Более вирулентные штаммы, например, O157:H7 вызывают тяжёлые заболевания и даже приводят к смерти у пожилых людей, маленьких детей и лиц с ослабленным иммунитетом[10][11].
Биология и биохимия
[править | править код]E. coli — грамотрицательная бактерия, факультативный анаэроб, не образует эндоспор. Клетки палочковидные, со слегка закруглёнными концами, размером 0,4—0,8 × 1—3 мкм, объём клетки составляет около 0,6—0,7 мкм³[12][13]. Кишечная палочка может жить на разных субстратах. В анаэробных условиях E. coli образует в качестве продукта жизнедеятельности лактат, сукцинат, этанол, ацетат и углекислый газ. Часто при этом образуется молекулярный водород, который мешает образованию указанных выше метаболитов, поэтому E. coli часто сосуществует с микроорганизмами, потребляющими водород — например, с метаногенами или бактериями, восстанавливающими сульфат[14].
Оптимальный рост достигается культурами E. coli при температуре 37°C, некоторые штаммы могут делиться при температурах до 49°C[15]. Рост может стимулироваться аэробным или анаэробным дыханием, различными парами окислителей и восстановителей, в том числе, окислением пирувата, формиата, водорода, аминокислот, а также восстановлением кислорода, нитрата, диметилсульфоксида и триметиламин N-оксида[16].
Штаммы, имеющие жгутики, способны передвигаться. Жгутики расположены перитрихиально[17]. На конце жгутика расположен белок FimH, который прикрепляется к молекулам сахаров на поверхности, а сам жгутик состоит из цепочки взаимосвязанных белковых сегментов, закрученных в форме тонкой длинной пружины и упруго вытягивающихся при воздействии силы[18][19].
Роль в нормальной микрофлоре
[править | править код]E. coli в норме заселяет кишечник новорождённого ребёнка в течение 40 часов после рождения, поступая с пищей или от лиц, контактирующих с ребёнком, и сохраняются на протяжении жизни на уровне 106—108 КОЕ/г содержимого толстой кишки. В ЖКТ кишечные палочки прилипают к слизистым оболочкам и являются основными представителями факультативных анаэробов у человека. Так как кишечные палочки не имеют бактериофагов, кодирующих факторы вирулентности, они являются комменсалами[20]. По другим данным, микроорганизмы (в том числе E. coli) начинают заселять человеческий организм ещё в утробе матери[21].
Непатогенный штамм Escherichia coli Nissle 1917 известен как Mutaflor и используется в медицине в качестве пробиотика, в основном для лечения желудочно-кишечных заболеваний, в том числе у новорождённых[22][23].
Модельный организм
[править | править код]E. coli часто используют в качестве модельного организма в микробиологических исследованиях. Культивируемые штаммы, например, E. coli K-12 хорошо приспособлены к росту в лабораторных условиях, и, в отличие от штаммов дикого типа, неспособны заселять кишечник. Многие лабораторные штаммы утеряли способность образовывать биологические плёнки[24][25]. Описанные особенности предохраняют штаммы дикого типа от антител и химических агентов, но требуют больших затрат вещества и энергии.
В 1946 году Джошуа Ледерберг и Эдуард Тейтем описали явление конъюгации бактерий, используя кишечную палочку в качестве модельного организма[26]. E. coli остаётся одной из наиболее востребованных бактерий при изучении конъюгации и в настоящее время. E. coli была важным компонентом первых экспериментов по генетике бактериофагов[27], ранние исследователи, например, Сеймор Бензер, использовали E. coli и фаг T4 для изучения структуры генов[28]. До исследований Бензера не было известно, имеет ген линейную или разветвлённую структуру.
Кишечная палочка E. coli была одним из первых организмов, чей геном был полностью секвенирован. Последовательность нуклеотидов в геноме штамма K-12 E. coli была опубликована в журнале Science в 1997 году[29].
Долговременный эксперимент по эволюции E. coli был начат Ричардом Ленски в 1988 году и позволил непосредственно наблюдать эволюционные изменения в лабораторных условиях[30]. В данном эксперименте одна популяция E. coli получила возможность аэробно метаболизировать цитрат. Такая способность встречается у E. coli в норме крайне редко. Неспособность к росту в аэробных условиях используют для того, чтобы отличить E. coli от других родственных бактерий, например, Salmonella. В ходе данного эксперимента в лабораторных условиях удалось наблюдать процесс видообразования.
Биотехнология
[править | править код]E. coli играет важную роль в современной промышленной микробиологии и биологической инженерии[31]. Работа Стенли Нормана Коэна и Герберта Бойера на E. coli с использованием плазмид и эндонуклеаз рестрикции для создания рекомбинантной ДНК находится у истоков современной биотехнологии[32].
Кишечную палочку считают универсальным организмом для синтеза чужеродных белков[33]. В E. coli исследователи вводят гены при помощи плазмид, что позволяет осуществлять биосинтез белков для промышленной ферментации. Также разработаны системы для синтеза в E. coli рекомбинантных белков. Модифицированные E. coli используют при разработке вакцин, синтеза иммобилизованных ферментов и решения других задач[33]. Однако в организме E. coli невозможно получать некоторые крупные белковые комплексы, содержащие дисульфидные связи, в частности, белки, для проявления биологической активности которых требуется посттрансляционная модификация[31].
- Одним из первых примеров использования технологии рекомбинантных ДНК с 1976 г. является синтез аналога инсулина человека[34] в штамме К12. Из 40 м³ клеточной культуры кишечной палочки К12 методом обращённо-фазовой хроматографии удаётся получить около 100 г чистого инсулина. Потребность мирового рынка составляет около 8 т в год.
- Гены из генома кишечной палочки также используются для генетической модификации растений, в частности из нее выделяют ген устойчивости к антибиотикам неомицину и канамицину.[35]
- Разработаны челночные векторы для Escherichia coli, а также системы с использованием транспозонов и специфических фагов для производства ацетона и 1-бутанола из синтетических гидантоинов.
- Мутантные штаммы Escherichia coli с изменённым путём регуляции биосинтеза являются основным промышленным источником L-треонина.
- Экономически выгоден синтез L-аспарагиновой кислоты клетками Escherichia coli из фумаровой кислоты в присутствии аммиака (в объёме около 10 000 т в год).
- В штаммах-суперпродуцентах Escherichia coli протекает биосинтез L-фенилаланина.
- Ферментативным гидролизом из пенициллина-G под действием иммобилизированной пенициллин-G-амидазы из Escherichia coli ежегодно получают около 40 000 т 6-APA (6-аминопенициллановой кислоты) — важнейшего продукта при получении полусинтетических пенициллинов и цефалоспоринов.
- Из Escherichia coli клонированы в геном Xanthomonas campestris гены β-галактозидазы lacZ и лактопермеазы lacY, что позволило получить штамм, использующий в производстве ксантана отходы молочной промышленности (молочную сыворотку).
- Трансформация клеток Escherichia coli плазмидами, содержащими клонированные гены из Alcaligenes latus, даёт на выходе поли-3-гидроксимасляную кислоту.
- Рекомбинантные штаммы Escherichia coli (метаболизм которых изменён внедрением гена глицерин-дегидратазы) используются при получении сополимера 1,3-пропандиола и терефталевой кислоты (производители — DuPont и Geneva Biotech).
- Методами генетической инженерии проводится гетерологическая экспрессия фрагмента белка с адгезионными свойствами, вырабатываемого мидиями Mytilus edulis, размером 25 кДа в клетках Escherichia coli. Выделенный продукт приходится обрабатывать ферментом тирозиназой из шампиньонов, который гидролизует остатки тирозина до ο-гидрокситирозина, что обеспечивает образование поперечных сшивок между полипептидными цепями.
- В рекомбинантных клетках (с усиленной активностью триптофаназы и с добавлением гена нафталиндиоксигеназы) Escherichia coli производят индиго из триптофана.
- Из термофильного микроорганизма Thermotoga maritima выделен рекомбинантный белок ксиланаза для отбеливания бумаги, который воспроизводится путём клонирования в Escherichia coli.
- С 1984 г. с использованием клеток Escherichia coli производится гормон роста человека (соматотропин) методом ферментации.
- В клетках Escherichia coli клонирован ген гемоглобина человека, и экспрессированный из них гемоглобин тщательно очищается хроматографией перед использованием в медицинских целях.
- Рекомбинантные штаммы Escherichia coli, которые продуцируют сывороточный альбумин, находятся лишь на стадии испытаний.
- Ферментацией в клетках Escherichia coli получают рекомбинантные антикоагулянт гирудин, ингибитор ферментов апротинин, интерфероны, интерлейкин IL-2 от рака почек, факторы роста гранулоцитов и макрофагов, фактор некроза опухолей, антитела, Ti-плазмиды для генной модификации растений, аспартаткиназу.
- Из устойчивых к глифосату штаммов Escherichia coli был выделен и клонирован ген 5-0-енолпирувилшикимат-3-фосфат-синтазы (EPSP-синтазы), что привело к созданию вида соевых бобов, устойчивых к глифосату.
- Встраивание нерегулируемого гена из Escherichia coli позволяет получить помидоры с содержанием крахмала выше на 20 %.
- Повышение уровня экспрессии у картофеля гена glgB из Escherichia coli, контролирующего образование α-1,6-связей между мономерами крахмала, в присутствии промотора гена синтазы гранулированного крахмала позволяет клубням накапливать крахмал с повышенным почти на 25 % содержанием амилопектина.
Патогенность
[править | править код]Непатогенные бактерии E. coli, в норме в больших количествах населяющие кишечник, могут, тем не менее, вызвать развитие патологии при попадании в другие органы или полости человеческого тела. Если бактерия попадает через отверстие в ЖКТ в брюшную полость, может возникнуть перитонит. Попав и размножившись во влагалище женщины, бактерия может вызвать или осложнить кольпит. Попадание бактерии в предстательную железу мужчины может быть патогенезом острого или хронического бактериального простатита. В таких случаях в лечение включается применение антибиотиков, проводимое таким образом, чтобы не подавлять нормальную микрофлору кишечника, иначе возможно развитие дисбактериоза.
E. coli очень чувствительна к таким антибиотикам, как стрептомицин или гентамицин. Однако E. coli может быстро приобретать лекарственную устойчивость[36].
Эта устойчивость бактерий к антибиотикам обусловлена: а) нарушением процесса поступления антибиотика в клетку или ускоренным его выведением из клетки (например, в результате изменения проницаемости мембраны), б) специфическими изменениями структур, являющихся мишенью действия антибиотика (изменением сайта связывания в рибосоме или молекуле ДНК), в) генетически запрограммированными ферментативными реакциями, обеспечивающими устойчивость к антибиотику.
Желудочно-кишечные инфекции
[править | править код]Вирулентные штаммы E. coli в норме отсутствуют в кишечнике, и заболевание наступает при заражении алиментарным путём. Передача патогенных E. coli часто происходит фекально-оральным путём[20][37][38]. Частые пути передачи могут быть вызваны: низкой гигиеной приготовления пищи[37], загрязнением продуктов навозом[39], поливом урожая загрязнённой водой или сточными водами[40], при выпасе диких свиней на пашнях[41], употреблением для питья воды, загрязнённой сточными водами[42].
Вирулентные штаммы E. coli могут вызывать гастроэнтериты, воспаления мочеполовой системы, а также менингит у новорождённых. В редких случаях вирулентные штаммы также вызывают гемолитический-уремический синдром, перитонит, мастит, сепсис и грамотрицательную пневмонию.
Некоторые штаммы E. coli, например, O157:H7, O121, O104:H4 и O104:H21, синтезируют потенциально смертельные токсины. Пищевые отравления, инфекционным агентом при которых являются вирулентные E. coli, обычно вызваны употреблением в пищу немытых овощей или непрожаренного мяса.
Первичными резервуарами E. coli O157:H7 является мясной и молочный скот[43], который может переносить бактерии бессимптомно и выделять с фекалиями[43].
В случае заболеваний кишечника у новорождённых, при болезни Крона и при неспецифическом язвенном колите обнаруживают повышенные уровни E. coli в слизистых ЖКТ[44]. Инвазивные штаммы E. coli обнаружены в воспалённых тканях, а количество бактерий в очагах воспаления коррелирует с тяжестью воспаления в кишечнике[45].
Менингит новорождённых
[править | править код]Один из серотипов Escherichia coli содержит антиген K1. Заселение кишечника новорождённого данным серотипом бактерий при попадании бактерий из влагалища матери может приводить к менингиту. В отсутствие IgM от матери, которые не способны проникать через гемато-плацентарный барьер, и потому, что организм распознаёт K1 как собственный антиген, данный серотип вызывает тяжёлые воспаления мозга.
Лечение фагами
[править | править код]Фаготерапия для лечения патогенных бактерий была разработана более 80 лет назад в Советском Союзе, где использовалась для лечения диареи, вызванной E. coli[46]. В настоящее время фаговая терапия доступна в Центре фаговой терапии в Грузии и в Польше[47].
Бактериофаг Т4 является хорошо изученным фагом, инфицирующим E. coli.
Вакцина
[править | править код]Исследователи разрабатывают эффективные вакцины для снижения количества случаев заражения патогенными штаммами E. coli по всему миру[48].
В апреле 2009 года исследователи Мичиганского университета заявили о том, что разработали вакцину для одного из штаммов E. coli. Подана заявка на патент[49].
См. также
[править | править код]- Escherichia coli O104:H4
- Escherichia coli O157:H7
- Колиморфные бактерии
- Долговременный эксперимент по эволюции E. coli
- Колицин
- Коли-индекс
- Колитоксины
Примечания
[править | править код]- ↑ Escherichia coli O157:H7 . CDC Division of Bacterial and Mycotic Diseases. Дата обращения: 25 января 2007. Архивировано 5 июля 2012 года.
- ↑ Vogt R.L., Dippold L. Escherichia coli O157:H7 outbreak associated with consumption of ground beef, June-July 2002 (англ.) // Public Health Rep : journal. — 2005. — Vol. 120, no. 2. — P. 174—178. — PMID 15842119. — PMC 1497708.
- ↑ Bentley R., Meganathan R. Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria (англ.) // Microbiology and Molecular Biology Reviews[англ.] : journal. — American Society for Microbiology[англ.], 1982. — 1 September (vol. 46, no. 3). — P. 241—280. — PMID 6127606. — PMC 281544. Архивировано 19 сентября 2019 года.
- ↑ Hudault S., Guignot J., Servin A.L. Escherichia coli strains colonising the gastrointestinal tract protect germfree mice against Salmonella typhimurium infection (англ.) // Gut : journal. — 2001. — July (vol. 49, no. 1). — P. 47—55. — doi:10.1136/gut.49.1.47. — PMID 11413110. — PMC 1728375.
- ↑ Reid G., Howard J., Gan B.S. Can bacterial interference prevent infection? (неопр.) // Trends Microbiol.. — 2001. — September (т. 9, № 9). — С. 424—428. — doi:10.1016/S0966-842X(01)02132-1. — PMID 11553454.
- ↑ 1 2 3 Feng P, Weagant S, Grant, M. Enumeration of Escherichia coli and the Coliform Bacteria . Bacteriological Analytical Manual (8th ed.). FDA/Center for Food Safety & Applied Nutrition (1 сентября 2002). Дата обращения: 25 января 2007. Архивировано 29 ноября 2001 года.
- ↑ 1 2 Thompson, Andrea (4 июня 2007). "E. coli Thrives in Beach Sands". Live Science. Архивировано 7 июня 2007. Дата обращения: 3 декабря 2007.
{{cite news}}
:|archive-date=
/|archive-url=
несоответствие временной метки; предлагается 7 июня 2007 (справка) - ↑ Escherichia . Taxonomy Browser. NCBI. Дата обращения: 30 ноября 2007. Архивировано 2 февраля 2016 года.
- ↑ Lawrence, J.G. and Ochman, H. (1998) Molecular archaeology of the Escherichia coli genome Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95:9413-9417 PMC21352
- ↑ 1 2 Nataro J.P., Kaper J.B. Diarrheagenic Escherichia coli (англ.) // Microbiology and Molecular Biology Reviews[англ.]. — American Society for Microbiology[англ.], 1998. — January (vol. 11, no. 1). — P. 142—201. — PMID 9457432. — PMC 121379.
- ↑ Viljanen M.K., Peltola T., Junnila S.Y., et al. Outbreak of diarrhoea due to Escherichia coli O111:B4 in schoolchildren and adults: association of Vi antigen-like reactivity (англ.) // The Lancet : journal. — Elsevier, 1990. — October (vol. 336, no. 8719). — P. 831—834. — doi:10.1016/0140-6736(90)92337-H. — PMID 1976876.
- ↑ Facts about E. coli: dimensions, as discussed in bacteria: Diversity of structure of bacteria: — Britannica Online Encyclopedia . Дата обращения: 24 ноября 2010. Архивировано из оригинала 23 августа 2010 года.
- ↑ Kubitschek H.E. Cell volume increase in Escherichia coli after shifts to richer media (англ.) // American Society for Microbiology[англ.] : journal. — 1990. — 1 January (vol. 172, no. 1). — P. 94—101. — PMID 2403552. — PMC 208405. Архивировано 17 октября 2019 года.
- ↑ Madigan M. T., Martinko J. M. Brock Biology of microorganisms (неопр.). — 11th. — Pearson, 2006. — ISBN 0-13-196893-9.
- ↑ Fotadar U., Zaveloff P., Terracio L. Growth of Escherichia coli at elevated temperatures (англ.) // J. Basic Microbiol. : journal. — 2005. — Vol. 45, no. 5. — P. 403—404. — doi:10.1002/jobm.200410542. — PMID 16187264.
- ↑ Ingledew W.J., Poole R.K. The respiratory chains of Escherichia coli (англ.) // Microbiology and Molecular Biology Reviews[англ.]. — American Society for Microbiology[англ.], 1984. — Vol. 48, no. 3. — P. 222—271. — PMID 6387427. — PMC 373010.
- ↑ Darnton NC, Turner L, Rojevsky S, Berg HC, On torque and tumbling in swimming Escherichia coli. J Bacteriol. 2007 Mar;189(5):1756-64. Epub 2006 Dec 22.
- ↑ Жгутики кишечной палочки оказались пружинами с липучками . Дата обращения: 28 апреля 2013. Архивировано 6 января 2013 года.
- ↑ Uncoiling Mechanics of Escherichia coli Type I Fimbriae Are Optimized for Catch Bonds Архивная копия от 31 августа 2011 на Wayback Machine (англ.)
- ↑ 1 2 Evans Jr., Doyle J.; Dolores G. Evans.: . Escherichia Coli . Medical Microbiology, 4th edition. The University of Texas Medical Branch at Galveston. Дата обращения: 2 декабря 2007. Архивировано 2 ноября 2007 года.
- ↑ Учёные обнаружили бактерии в кишечнике нерождённых детей — МедНовости — MedPortal.ru . Дата обращения: 18 апреля 2012. Архивировано 15 апреля 2012 года.
- ↑ Grozdanov L., Raasch C., Schulze J., Sonnenborn U., Gottschalk G., Hacker J., Dobrindt U; Raasch; Schulze; Sonnenborn; Gottschalk; Hacker; Dobrindt. Analysis of the genome structure of the nonpathogenic probiotic Escherichia coli strain Nissle 1917 (англ.) // American Society for Microbiology[англ.] : journal. — American Society for Microbiology[англ.], 2004. — August (vol. 186, no. 16). — P. 5432—5441. — doi:10.1128/JB.186.16.5432-5441.2004. — PMID 15292145. — PMC 490877.
- ↑ Kamada N., Inoue N., Hisamatsu T., Okamoto S., Matsuoka K., Sato T., Chinen H., Hong K.S., Yamada T., Suzuki Y., Suzuki T., Watanabe N., Tsuchimoto K., Hibi T; Inoue; Hisamatsu; Okamoto; Matsuoka; Sato; Chinen; Hong; Yamada. Nonpathogenic Escherichia coli strain Nissle1917 prevents murine acute and chronic colitis (англ.) // Inflamm Bowel Dis : journal. — 2005. — May (vol. 11, no. 5). — P. 455—463. — doi:10.1097/01.MIB.0000158158.55955.de. — PMID 15867585.
- ↑ Fux C.A., Shirtliff M., Stoodley P., Costerton J.W. Can laboratory reference strains mirror "real-world" pathogenesis? (англ.) // Trends Microbiol. : journal. — 2005. — Vol. 13, no. 2. — P. 58—63. — doi:10.1016/j.tim.2004.11.001. — PMID 15680764.
- ↑ Vidal O., Longin R., Prigent-Combaret C., Dorel C., Hooreman M., Lejeune P. Isolation of an Escherichia coli K-12 mutant strain able to form biofilms on inert surfaces: involvement of a new ompR allele that increases curli expression (англ.) // American Society for Microbiology[англ.] : journal. — 1998. — Vol. 180, no. 9. — P. 2442—2449. — PMID 9573197. — PMC 107187.
- ↑ Lederberg, Joshua; E.L. Tatum. Gene recombination in E. coli (англ.) // Nature. — 1946. — October 19 (vol. 158). — P. 558. — doi:10.1038/158558a0. Архивировано 10 мая 2011 года. Source: National Library of Medicine — The Joshua Lederberg Papers Архивная копия от 10 мая 2011 на Wayback Machine
- ↑ The Phage Course - Origins . Cold Spring Harbor Laboratory (2006). Дата обращения: 3 декабря 2007. Архивировано 20 июля 2002 года.
- ↑ Benzer, Seymour. On the topography of the genetic fine structure (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — National Academy of Sciences, 1961. — March (vol. 47, no. 3). — P. 403—415. — doi:10.1073/pnas.47.3.403. — PMC 221592.
- ↑ Frederick R. Blattner, Guy Plunkett III, Craig Bloch, Nicole Perna, Valerie Burland, Monica Riley, Julio Collado-Vides, Jeremy Glasner, Christopher Rode, George Mayhew, Jason Gregor, Nelson Davis, Heather Kirkpatrick, Michael Goeden, Debra Rose, Bob Mau, Ying Shao. The complete genome sequence of Escherichia coli K-12 (англ.) // Science. — 1997. — September 5 (vol. 277, no. 5331). — P. 1453—1462. — doi:10.1126/science.277.5331.1453. — PMC 9278503.
- ↑ Bacteria make major evolutionary shift in the lab Архивная копия от 28 августа 2008 на Wayback Machine New Scientist
- ↑ 1 2 Lee S.Y. High cell-density culture of Escherichia coli (неопр.) // Trends Biotechnol.. — 1996. — Т. 14, № 3. — С. 98—105. — doi:10.1016/0167-7799(96)80930-9. — PMID 8867291.
- ↑ Russo E. The birth of biotechnology (англ.) // Nature. — 2003. — January (vol. 421, no. 6921). — P. 456—457. — doi:10.1038/nj6921-456a. — PMID 12540923. Архивировано 7 ноября 2010 года.
- ↑ 1 2 Cornelis P. Expressing genes in different Escherichia coli compartments (неопр.) // Curr. Opin. Biotechnol.. — 2000. — Т. 11, № 5. — С. 450—454. — doi:10.1016/S0958-1669(00)00131-2. — PMID 11024362.
- ↑ Tof, Ilanit. Recombinant DNA Technology in the Synthesis of Human Insulin . Little Tree Pty. Ltd. (1994). Дата обращения: 30 ноября 2007. Архивировано 5 июля 2012 года.
- ↑ Event Name: MON801 (MON80100) . Дата обращения: 8 апреля 2022. Архивировано 23 октября 2020 года.
- ↑ Gene Sequence Of Deadly E. Coli Reveals Surprisingly Dynamic Genome . Science Daily (25 января 2001). Дата обращения: 8 февраля 2007. Архивировано 5 июля 2012 года.
- ↑ 1 2 Retail Establishments; Annex 3 - Hazard Analysis . Managing Food Safety: A Manual for the Voluntary Use of HACCP Principles for Operators of Food Service and Retail Establishments. U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration Center for Food Safety and Applied Nutrition (April 2006). Дата обращения: 2 декабря 2007. Архивировано 7 июня 2007 года.
- ↑ Gehlbach, S.H.; J.N. MacCormack, B.M. Drake, W.V. Thompson. Spread of disease by fecal-oral route in day nurseries (англ.) // Health Service Reports : journal. — 1973. — April (vol. 88, no. 4). — P. 320—322. — PMID 4574421. — PMC 1616047.
- ↑ Sabin Russell (13 октября 2006). "Spinach E. coli linked to cattle; Manure on pasture had same strain as bacteria in outbreak". San Francisco Chronicle. Архивировано 24 мая 2012. Дата обращения: 2 декабря 2007.
{{cite news}}
:|archive-date=
/|archive-url=
несоответствие временной метки; предлагается 24 мая 2012 (справка) - ↑ Heaton J.C., Jones K. Microbial contamination of fruit and vegetables and the behaviour of enteropathogens in the phyllosphere: a review (англ.) // J. Appl. Microbiol. : journal. — 2008. — March (vol. 104, no. 3). — P. 613—626. — doi:10.1111/j.1365-2672.2007.03587.x. — PMID 17927745. (недоступная ссылка)
- ↑ Thomas R. DeGregori. CGFI: Maddening Media Misinformation on Biotech and Industrial Agriculture (17 августа 2007). Дата обращения: 8 декабря 2007. Архивировано 13 октября 2007 года.
- ↑ Chalmers, R.M.; H. Aird, F.J. Bolton. Waterborne Escherichia coli O157 (неопр.) // Society for Applied Microbiology Symposium Series. — 2000. — № 29. — С. 124S—132S. — PMID 10880187.
- ↑ 1 2 Bach, S.J.; T.A. McAllister, D.M. Veira, V.P.J. Gannon, and R.A. Holley. Transmission and control of Escherichia coli O157:H7 (англ.) // Canadian Journal of Animal Science : journal. — 2002. — Vol. 82. — P. 475—490. (недоступная ссылка)
- ↑ Rolhion N., Darfeuille-Michaud A. Adherent-invasive Escherichia coli in inflammatory bowel disease (англ.) // Inflamm. Bowel Dis. : journal. — 2007. — Vol. 13, no. 10. — P. 1277—1283. — doi:10.1002/ibd.20176. — PMID 17476674.
- ↑ Baumgart M., Dogan B., Rishniw M., et al. Culture independent analysis of ileal mucosa reveals a selective increase in invasive Escherichia coli of novel phylogeny relative to depletion of Clostridiales in Crohn's disease involving the ileum (англ.) // ISME J : journal. — 2007. — Vol. 1, no. 5. — P. 403—418. — doi:10.1038/ismej.2007.52. — PMID 18043660.
- ↑ Therapeutic use of bacteriophages in bacterial infections . Polish Academy of Sciences. Архивировано 8 февраля 2006 года.
- ↑ Medical conditions treated with phage therapy . Phage Therapy Center. Архивировано 5 июля 2012 года.
- ↑ Girard M., Steele D., Chaignat C., Kieny M. A review of vaccine research and development: human enteric infections (англ.) // Vaccine[англ.] : journal. — Elsevier, 2006. — Vol. 24, no. 15. — P. 2732—2750. — doi:10.1016/j.vaccine.2005.10.014. — PMID 16483695.
- ↑ Researchers develop E. coli vaccine . Дата обращения: 24 ноября 2010. Архивировано 11 мая 2011 года.
Литература
[править | править код]- «Микрокосм». Глава из книги Карл Циммер Архивная копия от 23 сентября 2016 на Wayback Machine