Пробиотики на основе Quorum Quenching штаммов как новая стратегия профилактики и лечения аэромонозов рыб

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 24-76-00065

НазваниеПробиотики на основе Quorum Quenching штаммов как новая стратегия профилактики и лечения аэромонозов рыб

Руководитель Паюта Александра Александровна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" , Ярославская обл

Конкурс №97 - Конкурс 2024 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-203 - Ветеринария

Ключевые слова Аквакультура, радужная форель, условно-патогенные бактерии, аэромоноз, патогенный потенциал, Quorum Sensing, Quorum Quenching, пробиотики

Код ГРНТИ68.03.07

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Охрана здоровья рыб является актуальной проблемой российской аквакультуры. Повышение эффективности рыбоводческих хозяйств за счет увеличения плотности популяции производимой рыбы неизбежно ведет к снижению иммунитета животных, что влечет за собой развитие бактериальных инфекций. Заболевания, вызванные бактериями рода Aeromonas относятся к наиболее опасным болезням рыб и сопровождаются большими потерями рыбопродукции. Для профилактики и лечения аэромонозных инфекций на рыбоводческих хозяйствах используются антибактериальные препараты, что может привести к нежелательным последствиям, так как антибиотики, накапливаясь в организме рыб, могут оказывать токсический эффект как на саму рыбу, так и на конечного потребителя. Кроме того, этот подход может приводить к возникновению резистентных форм потенциально патогенных бактерий. Данный проект предполагает проведение исследований в области разработки новых пробиотических препаратов на основе бактерий, обладающих механизмами подавления кворума Quorum Quenching (QQ), который заключается в блокировании бактериальных сигнальных путей, контролирующих выработку факторов вирулентности у патогенных микроорганизмов. Стратегии контроля, основанные на механизмах QQ, являются перспективными методами, поскольку по сравнению с применением антибиотиков они оказывают ограниченное селективное давление на выживание бактерий, не убивая клетки, а всего лишь нарушая экспрессию некоторых генов. Использование этого метода биоконтроля позволит снизить потребление антибиотиков в рыбоводстве, и при этом не вызовет развития антибиотикорезистентности у бактерий. В условиях аквакультуры такие пробиотики имеют ряд преимуществ перед химическими препаратами и играют важную роль в улучшении показателей роста рыб, устойчивости к болезням, состояния здоровья, целостности кишечного эпителиального барьера, кишечного микробиома и качества воды. В качестве основной модели исследования выбрана система радужной форели Oncorhynchus mykiss, которая является наиболее распространённым объектом аквакультуры и имеет большое экономическое значение. Скрининг QQ бактерий с пробиотическим потенциалом позволит выделить штаммы, которые смогут препятствовать пролиферации потенциально патогенных бактерий и снижать экспрессию генов, участвующих в механизмах инвазии и патогенеза аэромонад. В задачи проекта входит изучение распространения QQ ферментов у бактерий, составляющих нормальную микрофлору радужной форели, выбор модельного штамма - наиболее активного деструктора АГЛ, изучение молекулярно-генетических механизмов QQ активности и специфичности действия модельного организма, оценка эффективности пробиотического штамма для профилактики и лечения аэромонозов у радужной форели. Данный проект имеет большое практическое значение для рыбохозяйственного комплекса. Результаты проекта в дальнейшем позволят развивать новое научное направление, связанное с разработкой бактериальных препаратов профилактического действия.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
За первый год реализации проекта получена коллекция культивируемых микроорганизмов, выделенных из кишечника и наружных покровов пресноводных рыб и обладающих Quorum Quenching активностью. Подана заявка на регистрацию базы данных, которая содержит полное паспортное описание каждого штамма, включая сведения о морфологических и физиолого-биохимических свойствах изолятов. Качественный и количественный анализ QQ-активности позволил выделить три наиболее перспективных в биотехнологическом плане бактериальных штамма, которые являются представителями рода Rhodococcus. Геномы QQ-штаммов были секвенированы, собраны de novo, аннотированы и депонированы в Genebank. В полученных геномах были картированы гены QQ ферментов JydB и QsdA, являющихся металлоферментами и относящихся к α/β- гидролазам и фосфотриестеразоподобным лактоназам соответственно. Биоинформатически показано, что лактоназы локализуются в цитоплазме, в то время как ацилазы обнаруживаются в периплазме. Экспериментальные данные подтвердили внутриклеточную локализацию QQ ферментов. Проведен отбор модельных штаммов аэромонад, обладающих выраженной гемолитической активностью. Показано, что эти патогены рыб активно синтезируют молекулы QS - N-ацилгомосеринлактоны (АГЛ). Было оценено сродство этих сигнальных молекул к ферментам QQ при помощи методов молекулярного докинга. Показано, что наиболее перспективной гидролазой у родококков является фосфотриестеразоподобная лактоназа QsdA и наиболее легко происходит деструкция АГЛ без заместителей в боковом ацильном радикале. Получены данные о пробиотическом потенциале штаммов, обладающих QQ-активностью. Показано, что штаммы Rhodococcus sp. PFS1.20, Rhodococcus sp. PFS2.95 и Rhodococcus sp PFS3.70 способны расти при содержании NaCl до 3% и при уровне pH от 3,0 до 9,0. Получены данные о способности исследуемых штаммов подавлять рост, образование биопленок и гемолитическую активность аэромонад в условиях in vitro. Необходимы дальнейшие исследования по оценке пробиотической активности выделенных QQ-штаммов в условиях in vivo, что позволит оценить их потенциал для профилактики и лечения аэромонозов рыб.

Публикации

1. Доколин Д.А., Соколов М.Н. Паюта А.А., Флерова Е.А., Зайцева Ю.В. Обнаружение гемолитических штаммов аэромонад методом мультиплексной ПЦР Applied biochemistry and microbiology, Vol. 61, № 4, P. 777-783 (год публикации - 2025)
10.1134/S000368382460845X