БИОХИМИЯ, 2020, том 85, вып. 2, с. 272–279

УДК 577.124

Изменения в экспрессии концевых олигосахаридных звеньев и гликозилирование цепи поли-N-ацетиллактозамина в липополисахариде Helicobacter pylori при колонизации макак-резус*

© 2020 А.В. Перепелов **, С.Н. Сенченкова, Ю.А. Книрель

Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991 Москва, Россия; электронная почта: andreivperepelov@gmail.com

Поступила в редакцию 04.10.2019
После доработки 29.11.2019
Принята к публикации 30.11.2019

DOI: 10.31857/S0320972520020104

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Helicobacter pylori, липополисахарид, O-полисахарид, поли(N-ацетиллактозамин), глюкозилирование, экспрессия антигенов Льюиса, бактериальная адаптация, макака-резус.

Аннотация

Helicobacter pylori является важным патогеном человека, вызывая гастриты, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также может быть причиной рака желудка. О-полисахариды, входящие в состав липополисахаридов (ЛПС) H. pylori, построены из (β1→3)-поли-N-ацетиллактозамина (polyLacNAc), различным образом замещенного остатками α-L-фукозы. Во многих штаммах концевые звенья LacNAc являются моно- или дифукозилированными, таким образом представляя собой олигосахариды Льюис X (Lex) и/или Льюис Y (Ley). Ранее при исследовании на макаках-резус как модели инфекции, вызываемой H. pylori у человека, обнаружена адаптация бактерий к организму хозяина за счет экспрессии ими антигенов Льюис в ходе колонизации. В настоящей работе охарактеризованы ЛПС штаммов H. pylori, использовавшихся ранее, включая родительский штамм J166 и три дочерних штамма 98-149, 98-169 и 98-181, полученных от макак-резус после длительной колонизации. Анализы химическими методами и спектроскопией ЯМР показали, что родительский штамм продуцирует концевые олигосахаридные звенья Lex, Ley и H типа 1. Дочерние штаммы оказались сходными с родительским по присутствию одинаковой олигосахаридной области (кора) ЛПС и фукозилированию внутренних звеньев LacNAc цепи polyLacNAc, но различались по строению концевых олигосахаридных звеньев. Lex присутствовал в обезьяньих изолятах 98-149 и 98-169 из животного-хозяина с фенотипом Lea, а Ley был обнаружен в изоляте 98-181 из обезьяны с фенотипом Leb. Так как Lea и Leb являются изомерами Lex и Ley соответственно, то такая корреляция подтверждает адаптацию экспрессии терминальных олигосахаридных звеньев в штаммах H. pylori к индивидуальным особенностям слизистой оболочка желудка организма-хозяина. Штамм 98-181 приобрел также способность к глюкозилированию цепи polyLacNAc. Отметим, что этот штамм отличался низким содержанием фукозы во внутренних звеньях LacNAc (внутренний Lex) вследствие декорирования polyLacNAc остатками β-глюкопиранозы, что также могло играть роль в адаптации бактерий.

Сноски

* Первоначально английский вариант рукописи опубликован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio. msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM19-289, 30.12.2019.

** Адресат для корреспонденции.

Благодарности

Авторы благодарят М.Дж. Блайзера (Нью-Йоркский университет, США) за предоставление штаммов H. pylori, A.П. Морана (Национальный университет Ирландии, Ирландия) за культивирование бактерий и ценное обсуждение, профессора П.-Э. Янссона (Каролинский институт, Клинический исследовательский центр, Университетский госпиталь Худдинге, Худдинге, Швеция) за предоставление доступа к лабораторному оборудованию, включая ЯМР-спектрометр и ГЖХ-масс-спектрометр.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с использованием людей и животных в качестве объектов изучения.

Список литературы

1. Kusters, J.G., van Vliet, A.H., and Kuipers, E.J. (2006) Pathogenesis of Helicobacter pylori infection, Clin Microbiol Rev., 19, 449–490, doi: 10.1128/CMR.00054-05.

2. Chmiela, M., and Kupcinskas, J. (2019) Pathogenesis of Helicobacter pylori infection, Helicobacter, 24, 2638, doi: 10.1111/hel.12638.

3. Moran, A.P., Lindner, B., and Walsh, E.J. (1997) Structural characterization of the lipid A component of Helicobacter pylori rough- and smooth-form lipopolysaccharides, J. Bacteriol., 179, 6453–6463, doi: 10.1128/jb.179.20.6453-6463.1997.

4. Altman, E., Chandan, V., Li, J., and Vinogradov, E. (2011) A reinvestigation of the lipopolysaccharide structure of Helicobacter pylori strain Sydney (SS1), FEBS J., 278, 3484–3493, doi: 10.1111/j.1742-4658.2011.08270.x.

5. Moran, A.P. (1996) The role of lipopolysaccharide in Helicobacter pylori pathogenesis, Aliment. Pharmacol. Ther., 10, 39–50, doi: 10.1046/j.1365-2036.1996.22164004.x.

6. Moran, A.P., and Aspinall, G.O. (1998) Unique structural and biological features of Helicobacter pylori lipopolysaccharides, Prog. Clin. Biol. Res., 397, 37–49.

7. Knirel, Y.A., Kocharova, N.A., Hynes, S.O., Widmalm, G., Andersen, L.P., Jansson, P.-E., and Moran, A.P. (1999) Structural studies on lipopolysaccharides of serologically non-typable strains of Helicobacter pylori, AF1 and 007, expressing Lewis antigenic determinants, Eur. J. Biochem., 266, 123–131, doi: 10.1046/j.1432-1327.1999.00831.x.

8. Wang, G., Ge, Z.M., Rasko, D.A., and Taylor, D.E. (2000) Lewis antigens in Helicobacter pylori: biosynthesis and phase variation, Mol. Microbiol., 36, 1187–1196, doi: 10.1046/j.1365-2958.2000.01934.x.

9. Monteiro, M.A. (2001) Helicobacter pylori: a wolf in sheep’s clothing: the glycotype families of Helicobacter pylori lipopolysaccharides expressing histo-blood groups: structure, biosynthesis, and role in pathogenesi, Adv. Carbohydr. Chem. Biochem., 57, 99–158, doi: 10.1016/s0065-2318(01)57016-x.

10. Moran, A.P. (2008) Relevance of fucosylation and Lewis antigen expression in the bacterial gastroduodenal pathogen Helicobacter pylori, Carbohydr. Res., 343, 1952–1965, doi: 10.1016/j.carres.2007.12.012.

11. Chmiela, M., Miszczyk, E., and Rudnicka, K. (2014) Struc-tural modifications of Helicobacter pylori lipopolysaccharide: an idea for how to live in peace, World J. Gastroenterol., 20, 9882–9897, doi: 10.3748/wjg.v20.i29.9882.

12. Li, H., Liao, T., Debowski, A.W., Tang, H., Nilsson, H.O., Stubbs, K.A., Marshall, B.J., and Benghezal, M. (2016) Lipopolysaccharide structure and biosynthesis in Helicobacter pylori, Helicobacter, 21, 445–461, doi: 10.1111/hel.12301.

13. Monteiro, M.A., Chan, K.H.N., Rasko, D.A., Taylor, D.E., Zheng, P.Y., Appelmelk, B.J., Wirth, H.P., Yang, M.Q., Blaser, M.J., Hynes, S.O., Moran, A.P., and Perry, M.B. (1998) Simultaneous expression of type 1 and type 2 Lewis blood group antigens by Helicobacter pylori lipopolysaccharides, J. Biol. Chem., 273, 11533–11543, doi: 10.1074/jbc.273.19.11533.

14. Wirth, H.-P., Manqiao, Y., Edgardo, S.-V., Berg, D.E., Dubois, A., and Blaser, M.J. (2006) Host Lewis phenotype-dependent Helicobacter pylori Lewis antigen expression in rhesus monkeys, FASEB J., 20, 1534–1536, doi: 10.1096/fj.05-5529fje.

15. Moran, A.P., Helander, I.M., and Kosunen, T.U. (1992) Compositional analysis of Helicobacter pylori rough-form lipopolysaccharides, J. Bacteriol., 174, 1370–1377, doi: 10.1128/jb.174.4.1370-1377.1992.

16. Westphal, O., and Jann, K. (1965) Bacterial lipopolysaccharides extraction with phenol-water and further applications of the procedure, Methods Carbohydr. Chem., 5, 83–91.

17. Hakomori, S.-I. (1964) A rapid permethylation of glycolipid, and polysaccharide catalyzed by methylsulfinyl carbanion in dimethyl sulfoxide, J. Biochem. (Tokyo), 55, 205–208.

18. Moran, A.P., Knirel, Y.A., Senchenkova, S.N., Widmalm, G., Hynes, S.O., and Jansson, P.-E. (2002) Phenotypic variation in molecular mimicry between Helicobacter pylori lipopolysaccharides and human gastric epithelial cell surface glycoforms. Acid-induced phase variation in Lewis(x) and Lewis(y) expression by H. pylori lipopolysaccharides, J. Biol. Chem., 277, 5785–5795, doi: 10.1074/jbc.M108574200.

19. Monteiro, M.A., Rasko, D., Taylor, D.E., and Perry, M.B. (1998) Glucosylated N-acetyllactosamine O-antigen chain in the lipopolysaccharide from Helicobacter pylori strain UA861, Glycobiology, 8, 107–112. doi: 10.1093/glycob/8.1.107.

20. Aspinall, G.O., Monteiro, M.A., Pang, H., Walsh, E.J., and Moran, A.P. (1996) Lipopolysaccharide of the Helicobacter pylori type strain NCTC 11637 (ATCC 43504): structure of the O-antigen chain and core oligosaccharide regions, Biochemistry, 35, 2489–2497, doi: 10.1021/bi951852s.