Разнообразие профаговых интеграз Staphylococcus aureus и их связь с факторами вирулентности и антибиотикоустойчивости.

Staphylococcus aureus - грамположительная бактерия, вызывающая широкий спектр инфекционных заболеваний. Важным источником факторов вирулентности стафилококков являются профаги – бактериофаги, интегрированные в бактериальную геномную ДНК. Профаги имеют высокую мозаичность, делая сложным установление связей между генами. Однако ранее была обнаружена связь некоторых факторов вирулентности с профаговыми интегразами - ферментами, отвечающими за интеграцию профагов в геном бактерии. Целью данной работы было изучение разнообразия профаговых интеграз на глобальной выборке S. aureus и оценка их связи с факторами вирулентности и антибиотикоустойчивости. Из базы данных NCBI были загружены геномы 1300 штаммов S. aureus, для всех образцов in silico был определен секвенс-тип. Поиск профаговых последовательностей осуществлялся программой Phaster, в дальнейшем из анализа были исключены геномы, для которых профаговые последовательности определялись на краях хромосомы. Аннотацию профагов осуществляли с помощью ресурса Pharokka. Сайты интеграции профагов и точные границы определяли с использованием Vector NTI. Уточненные последовательности профагов сравнивали с геномами из базы международного комитета по таксономии вирусов (ICTV): деревья, основанные на парных расстояниях между геномами фагов, выводились с помощью программы ViPTree. Поиск факторов вирулентности осуществляли с использованием базы данных VFDB. В исследование было включено 857 геномов S. aureus, содержащих профаговые последовательности не на краях хромосомы. Штаммы относились к 143 секвенс-типам, значительная часть геномов принадлежала к эпидемически значимым ST: ST8 (n=161), ST5 (n=118), ST398 (n=50). Суммарно, для штаммов коллекции было выявлено 3440 профаговых последовательностей, около половины из которых имели длину ~40 тыс п.о., что соответствует длине умеренных фагов стафилококков. Сравнение аннотированных последовательностей профагов и известных интеграз выявило 1532 соответствий: наиболее распространенными интегразами были Sa3 (n=540), Sa2 (n=330), Sa1 (n=172), Sa6 (n=144), Sa7 (n=114) и Sa5 (n=103). Интегразы Sa9, Sa8, Sa12 и Sa4 встретились в 20, 7, 9 и 8 профагах соответственно. Для полученных интеграз были определены как известные, так и ранее не описанные сайты интеграции. Также в ходе исследования были охарактеризованы восемь новых подтипа классических типов и три новых типов интеграз. Филогенетический анализ профаговых последовательностей в большинстве случаев подтвердил соответствие следующим родам: Peeveelvirus, Dubowvirus, Biseptimavirus, Phietavirus и Triavirus. Анализ факторов вирулентности обнаружил их наибольшую представленность среди профагов, содержащих Sa3 интегразы; Sa3 наиболее часто были связаны с кластер генов уклонения от иммунитета и белком Chp. Sa5 несли токсин LukMF. Sa1 профаги несли eap белок прикрепления к клетке и кластер генов уклонения от иммунитета. В генах МЛУ Sa3 профаги несли ген устойчивости к аминоглкозидам aac(6')-Ie/aph(2'')-Ia, а Sa2 профаги ген dfrG, который отвечает за устойчивость к триметоприму.