Фізіологія рослин і генетика 2022, том 54, № 6, 516-527, doi: https://doi.org/10.15407/frg2022.06.516

Молекулярно-генетична iдентифiкацiя дрiжджового iзоляту MF22_1

Фоміна М.О., Філіпішена О.Я., Поліщук Л.В.

  • Iнститут мікробіології і вірусології імені Д.К. Заболотного Національної академії наук України  03143 Київ, вул. Академіка Заболотного, 154

Мікроскопічні гриби, включно дріжджі, є важливою частиною мікробіоти людини. Серед них дріжджі роду Candida дуже поширені і часто становлять переважну частину мікобіоти. Candida spp., включно Candida albicans і види кандид non-albicans, можуть бути умовно-патогенними мікроорганізмами, що уражують людей із пригніченою імунною системою. Проблема з деякими видами кандид non-albicans, наприклад C. glabrata і C. krusei, полягає в тому, що вони є високорезистентними до протигрибкової терапії та, разом з тим, їх складно точно ідентифікувати на видовому рівні загальноприйнятими в клініці біохімічними методами. Метою цієї роботи була точ­на молекулярно-генетична ідентифікація за допомогою кількох генетичних маркерів дріжджового ізоляту MF22_1 з мокротиння людини, який за попередніми даними імовірно належав до Candida spp. Ми використали чотири фрагменти його хромосомної ДНК, секвеновані та депоновані нами в базі даних GenBank NCBI: 1) ITS (GenBank OM479428, 548 п.н.), 2) 28S рРНК (OM479513, 607 п.н.), 3) 18S рРНК (OM4794321, 737 п.н.) і 4) ген РНК-полімерази II — RPB2 (OM524388, 1217 п.н.). Ча­стину бази даних колекції нуклеотидів [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/], що містить інформацію про нуклеотидну структуру ДНК грибів (таксид: 4751), було досліджено за допомогою BLASTN [http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi]. BLASTN аналіз показав, що всі чотири секвеновані генетичні маркери: ITS, 28S рРНК, 18S рРНК і RPB2 досліджуваного ізоляту MF22_1 мають максимальну схожість з відповідними послідовностями типових штамів виду Pichia kudriavzevii. Таким чином, було встановлено, що ізолят належить до виду Pichia kudriavzevii, анаморфою якого (або його неаскоспоровим станом) є Candida krusei. Цей всюдисущий у навколишнь­ому середовищі вид є звичайним клінічним ізолятом, відповідальним за приблизно 2 % випадків дріжджових інфекцій, спричинених видами роду Candida у людей. Порівняльний аналіз первинної структури ділянки ITS продемонстрував велику подібність послідовності ITS Pichia kudriavzevii MF22_1 до більшості інших клінічних ізолятів Pichia kudriavzevii з мокротиння, калу, крові тощо, які зберігаються в різних колекціях культур установ, що спеціалізуються на медичних дослідженнях дріжджів, у всьому світі. Для цих клінічних ізолятів Pichia kudriavzevii не спостерігалося чіткої кореляції між послідовностями ITS і типом біоматеріалу, відібраного у людей.

Ключові слова: Candida spp., дріжджі, ідентифікація, ділянка ITS, 18S rRNA, 28S rRNA, RPB2

Фізіологія рослин і генетика
2022, том 54, № 6, 516-527

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Perez, J.C. (2021). Fungi of the human gut microbiota: roles and significance. International Journal of Medical Microbiology, 311, No. 3, 151490. https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2021.151490

2. Fiers, W.D., Leonardi, I. & Iliev, I.D. (2020). From birth and throughout life: fungal microbiota in nutrition and metabolic health. The Annual Review of Nutrition, 40, pp. 323-343. https://doi.org/10.1146/annurev-nutr-013120-043659

3. Moss, B.J. & Musher, D.M. (2021). Candida species in community-acquired pneumonia in patients with chronic aspiration. Pneumonia, 13, No. 12. https://doi.org/10.1186/s41479-021-00090-x

4. Cannon, R.D. (2022). Oral fungal infections: past, present, and future. Frontiers in Oral Health, 3, 838639. https://doi.org/10.3389/froh.2022.838639

5. Costa, A.R., Silva, F., Henriques, M., Azeredo, J., Oliveira, R. & Faustino, A. (2010). Candida clinical species identification: molecular and biochemical methods. Annals of Microbiology, 60, pp. 105-112. https://doi.org/10.1007/s13213-009-0007-6

6. Khot, P.D., Ko, D.L. & Fredricks, D.N. (2009). Sequencing and analysis of fungal rRNA operons for development of broad-range fungal PCR assays. Appl Environ Microbiol., 75, No. 6, pp. 1559-1565. https://doi.org/10.1128/AEM.02383-08

7. Peay, K.G., Kennedy, P.G. & Bruns, T.D. (2008) Fungal community ecology: a hybrid beast with a molecular master. BioScience Journal., 58, No. 9, pp. 799-810. https://doi.org/10.1641/B580907

8. Schoch, C.L., Seifert, K.A., Huhndorf, S., Robert, V., Spouge, J.L., Levesque, C.A. & Chen W. (2012). Nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) region as a universal DNA barcode marker for Fungi. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109, No. 16, pp. 6241-6246. https://doi.org/10.1073/pnas.1117018109

9. Bruns, T.D., White, T.J. & Taylor, J.W. (1991). Fungal molecular systematics. Annual Review of Ecology and Systematics, 22, No. 1, pp. 525-564. https://doi.org/10.1146/annurev.es.22.110191.002521

10. Couble, A., Domingo, J., Miroy, K. & Villard, J. (1996). Species-specific identification of Candida krusei by hybridization with the CkF1,2 DNA probe. Journal of Clinical Microbiology, 34, No. 7, pp. 1726-1731. https://doi.org/10.1128/jcm.34.7.1726-1731.1996

11. Kurtzman, C.P., Smiley, M.J. & Johnson, C.J. (1980). Emendation of the genus Issatchenkia kudriavzevii and comparison of species by deoxyribonucleic acid reassociation, mating reaction, and ascospore ultrastructure. International Journal of Systematic Bacteriology, 30, No. 2, pp. 503-513. https://doi.org/10.1099/00207713-30-2-503

12. Douglass, A.P., Offei, B., Braun-Galleani, S., Coughlan, A.Y., Martos, A. A.R., Ortiz-Merino, R.A. & Wolfe, K.H. (2018). Population genomics shows no distinction between pathogenic Candida krusei and environmental Pichia kudriavzevii: one species, four names. PLOS Pathogens, 14, No. 7, e1007138. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007138

13. Yamada, Y., Maeda, K. & Mikata, K. (1994). The phylogenetic relationships of the hat-shaped ascospore-forming, nitrate-assimilating Pichia species, formerly classified in the genus Hansenula Sydow et Sydow, based on the partial sequences of 18S and 26S ribosomal RNAs (Saccharomycetaceae): the proposals of three new genera, Ogataea, Kuraishia, and Nakazawaea. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 58, No. 7, pp. 1245-1257. https://doi.org/10.1271/bbb.58.1245

14. Ueda-Nishimura, K. & Mikata, K. (2001). Reclassification of Pichia scaptomyzae and Pichia galeiformis. Antonie Van Leeuwenhoek (Journal), 79, No. 3-4, pp. 371-375. https://doi.org/10.1023/A:1012045906098

15. Zheng, X., Li, K., Shi, X., Ni, Y., Li, B. & Zhuge, B. (2018). Potential characterization of yeasts isolated from Kazak artisanal cheese to produce flavoring compounds. Microbiology open, 7, No. 1, e00533. https://doi.org/10.1002/mbo3.533

16. Kurtzman, C. P. (2011). Pichia E.C. Hansen (1904), (Chap. 57). In (Eds. C.P. Kurtzman, J.W. Fell, T. Boekhout) The Yeasts (pp. 685-707), Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-52149-1.00057-4

17. Espejo, R. T. & Plaza, N. (2018). Multiple ribosomal RNA operons in bacteria; their concerted evolution and potential consequences on the rate of evolution of their 16S rRNA. Front. Microbiol., 9, 1232. https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.01232

18. Liu, Y. J., Whelen, S. & Hall, B. D. (1999). Phylogenetic relationships among ascomycetes: evidence from an RNA polymerase II subunit. Molecular Biology and Evolution, 16, No. 12, pp. 1799-1808. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a026092

19. Liu, Y.J., Hodson, M.C. & Hall, B.D. (2006). Loss of the flagellum happened only once in the fungal lineage: phylogenetic structure of Kingdom Fungi inferred from RNA polymerase II subunit genes. BMC Evolutionary Biology, 6, No. 1, p. 74. https://doi.org/10.1186/1471-2148-6-74

20. Hansen, K., LoBuglio, K.F. & Pfister, D.H. (2005). Evolutionary relationships of the cup-fungus genus Peziza and Pezizaceae inferred from multiple nuclear genes: RPB2, b-tubulin, and LSU rDNA. Molecular Phylogenetics and Evolution, 36, No. 1, pp. 1-23. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2005.03.010

21. Kurtzman, C.P. (2011). Discussion of Teleomorphic and Anamorphic Ascomycetous Yeasts and Yeast-like Taxa (Chap. 13). In (Eds. C. P. Kurtzman, J. W. Fell, T.Boekhout) The Yeasts (pp. 293-207), Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-52149-1.00013-6