Тейхуроноподобный полимер клеточной стенки Rathayibacter sp. ВКМ Ac‑2856 – новый тип кислого гликополимера для представителей рода

Аннотация

Химическими методами и методом спектроскопии ЯМР установлены структуры трех гликополимеров клеточной стенки штамма Rathayibacter sp. ВКМ Ac‑2856 (семейство Microbacteriaceae, класс Actinomycetes), изолированного из коротконожки двуколосковой (Brachypodium distachyon, семейство Poaceae). Первый полимер, незамещенный маннан с повторяющимся звеном, →2)‑α‑D‑Manp‑(1→, впервые обнаружен в клеточных стенках представителей рода Rathayibacter. Второй, рамноманнан, состоит из регулярно чередующихся остатков α‑D‑рамнозы и α‑D‑маннозы и имеет нестехиометрическое замещение остатками β‑D‑Xylp в соотношении 3/1, →2)‑α‑D‑Rhap‑(1→3)‑[β‑D‑Xylp‑(1→2)]-α‑D‑Manp‑(1→. Третий, минорный тейхуроноподобный полимер с трисахаридным повторяющимся звеном и R‑пировиноградной кислотой, несет боковые остатки β‑D‑глюкуроновой кислоты, →3)‑α‑D‑[4,6‑R‑Pyr]‑Galp-(1→3)‑β‑D‑Glcp‑(1→6)‑[β‑D‑GlcpA‑(1→3)]‑α‑D‑Manp‑(1→. Эта особенность отличает его от тейхуроновых кислот, содержащих остатки уроновых кислот в основной цепи. Структура тейхуроноподобного полимера является новой как для представителей Rathayibacter, так и прокариот в целом. Результаты настоящего исследования свидетельствуют о структурном разнообразии микробных гликополимеров и согласуются с ранее полученными данными о специфичности их состава для видов рода Rathayibacter.

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Вклад авторов

М.С. Кокоулин – съемка и расшифровка спектров ЯМР, химический анализ препаратов, написание текста статьи; Н.В. Потехина и Е.М. Тульская – получение клеточной стенки и выделение гликополимеров, их первичный химический анализ, написание текста статьи; Ю.В. Оспенников – культивирование и получение биомассы штамма; Л.И. Евтушенко – общее руководство, обсуждение результатов, редактирование текста статьи.

Финансирование

Исследование выполнено в рамках программы исследований 121032300094‑7, запланированных в МГУ имени М.В. Ломоносова, кафедра микробиологии, на 2021–2027 гг., и поддержано Министерством науки и высшего образования Российской Федерации (тема № FMRM-2026-0015 Пущинского научного центра биологических исследований Российской академии наук).

Благодарности

Работа выполнена с использованием оборудования Дальневосточного центра структурных молекулярных исследований (ЯМР- и масс-спектрометрии) (ЦСМИ ТИБОХ ДВО РАН).

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания выполненных авторами исследований с участием людей.

Список литературы

1. Ráthay, E. (1899) On a bacteriosis of Dactylis glomerata L. [in German], Proceedings of the Academy of Sciences, Mathematical and Natural Sciences Class, 108, 597-602.

2. Zgurskaya, H. I., Evtushenko, L. I., Akimov, V. N., and Kalakoutskii, L. V. (1993) Rathayibacter gen. nov., including the species Rathayibacter rathayi comb. nov., Rathayibacter tritici comb. nov., Rathayibacter iranicus comb. nov., and six strains from annual grasses, Int. J. Syst. Bacteriol., 43, 143-149, https://doi.org/10.1099/00207713-43-1-143.

3. Evtushenko, L. I., and Dorofeeva, L. V. (2015) Rathayibacter, in Bergey’s Manual of Systematics of Archaea and Bacteria (Whitman, W. B., ed.) pp. 1-19, https://doi.org/10.1002/9781118960608.gbm00112.

4. Potekhina, N. V., Tul’skaya, E. M., Ospennikov, Y. V., and Evtushenko, L. I. (2023) Cell wall glycopolymers as chemotaxonomic characteristics of the genus and species Rathayibacter, Microbiology, 92, S2-S6, https://doi.org/10.1134/S0026261723603822.

5. Шашков А. С., Потехина Н. В., Тульская E. M, Дмитренок A. С., Сенченкова С. Н., Дорофеева Л. В., Евтушенко Л. И. (2024) Новые рамнозосодержащие гликополимеры клеточной стенки Rathayibacter festucae ВКМ Ac-1390^T, Биохимия, 89, 2081-2091, https://doi.org/10.31857/S0320972524120051.

6. Кокоулин М. С., Потехина Н. В., Тульская Е. М., Оспенников Ю. В., Евтушенко Л. И. (2025) R-и S-Пируватсодержащий полисахарид клеточной стенки Rathayibacter sp. ВКМ Ac-2927, Биохимия, 90, 550-558, https://doi.org/10.31857/S0320972525040049.

7. Tarlachkov, S. V., Starodumova, I. P., Dorofeeva, L. V., Prisyazhnaya, N. V., Leyn, S. A., Zlamal, J. E., Albu, S., Nadler, S. A., Subbotin, S. A., and Evtushenko, L. I. (2020) Draft genome sequences of 13 plant-associated actinobacteria of the family Microbacteriaceae, Microbiol. Resour. Announc., 9, e00795-20, https://doi.org/10.1128/mra.00795-20.

8. Potekhina, N. V., Streshinskaya, G. M., Tul’skaya, E. M., and Shashkov, A. S. (2011) in: Methods in Microbiology (Rainey, F. A., and Oren, A., eds) Vol. 38, Academic Press/Elsevier, Amsterdam, pp. 131-164, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-387730-7.00020-6.

9. Leontein, K., Lindberg, B., and Lonngren, J. (1978) Assignment of absolute configuration of sugars by g.l.c. of their acetylated glycosides formed from chiral alcohols, Carbohydr. Res., 62, 359-362, https://doi.org/10.1016/S0008-6215(00)80882-4.

10. Shashkov, A. S., Lipkind, G. M., Knirel, Y. A., and Kochetkov, N. K. (1988) Stereometrical factors determining the effects of glycosylation on the ¹³C chemical shifts in carbohydrates, Magn. Reson. Chem., 26, 735-747, https://doi.org/10.1002/mrc.1260260904.

11. Lipkind, G. M., Shashkov, A. S., Knirel, Y. A., Vinogradov, E. V., and Kochetkov, N. K. (1988) A computer-assisted structural analysis of regular polysaccharides on the basis of 13C-n.m.r. data, Carbohydr. Res., 175, 59-75, https://doi.org/10.1016/0008-6215(88)80156-3.

12. Garegg, P. J., Jansson, P.-E., Lindberg, B., Lindh, F., and Lönngren, J. (1980) Configuration of the acetal carbon atom of pyruvic acid acetals in some bacterial polysaccharides, Carbohydr. Res., 79, 127-132, https://doi.org/10.1016/S0008-6215(00)83666-6.

13. Стрешинская Г. М., Шашков А. С., Тульская Е. М., Сенченкова С. Н. Дмитренок А. С., Пискункова Н. Ф., Буева О. В., Евтушенко Л. И. (2016) Гликополимеры клеточных стенок типовых штаммов трех видов рода Actinoplanes, Биохимия, 81, 1254-1268, https://doi.org/10.1134/S0006297916090091.

14. Shashkov, A. S., Tul’skaya, E. M., Streshinskaya, G. M., Senchenkova, S. N., Avtukh, A. N., and Evtushenko, L. I. (2009) New cell wall glycopolymers of the representatives of the genus Kribbella, Carbohydr. Res., 344, 2255-2262, https://doi.org/10.1016/j.carres.2009.08.010.

15. Tul’skaya, E. M., Streshinskaya, G. M., Shashkov, A. S., Senchenkova, S. N., Avtukh, A. N., Baryshnikova, L. M., and Evtushenko, L. I. (2011) Novel teichulosonic acid from cell walls of some representatives of the genus Kribbella, Carbohydr. Res., 346, 2045-2051, https://doi.org/10.1016/j.carres.2011.06.003.

16. Lakra, A. K., Domdi, L., Tilwani, Y. M., and Arul, V. (2020) Physicochemical and functional characterization of mannan exopolysaccharide from Weissella confusa MD1 with bioactivities, Int. J. Biolog. Macromol., 143, 797-805, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.09.139.

17. Chatterjee, S., Mukhopadhyay, S. K., Gauri, S. S., and Dey, S. (2018) Sphingobactan, a new α-mannan exopolysaccharide from Arctic Sphingobacterium sp. IITKGP-BTPF3 capable of biological response modification, Int. Immunopharm., 60, 84-95, https://doi.org/10.1016/j.intimp.2018.04.039.

18. Kokoulin, M. S., Filshtein, A. P., Romanenko, L. A., Chikalovets, I. V., and Chernikov, O. V. (2020) Structure and bioactivity of sulfated α-D-mannan from marine bacterium Halomonas halocynthiae KMM 1376^T, Carbohydr. Polymers, 229, 115556, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.115556.

19. Katzenellenbogen, E., Kocharova, N. A., Zatonsky, G. V., Kübler-Kielb, J., Gamian, A., Shashkov, A. S., Knirel, Y. A., and Romanowska, E. (2001) Structural and serological studies on Hafnia alvei O-specific polysaccharide of a-D-mannan type isolated from the lipopolysaccharide of strain PCM 1223, FEMS Immunol. Med. Microbiol., 30, 223-227, https://doi.org/10.1111/j.1574-695X.2001.tb01574.x.

20. Capek, P., Kubacková, M., Alföldi, J., Bilisics, L., Lišková, D., and Kákoniováet, D. (2000) Galactoglucomannan from the secondary cell wall of Picea abies L. Karst, Carbohydr. Res., 329, 635-645, https://doi.org/10.1016/s0008-6215(00)00210-x.

21. Vinogradov, E., Petersen, B., and Bock, K. (1998) Structural analysis of the intact polysaccharide mannan from Saccharomyces cerevisiae yeast using ¹H and ¹³C NMR spectroscopy at 750 MHz, Carbohydr. Res., 307, 177-183, https://doi.org/10.1016/S0008-6215(98)00042-1.

22. Shashkov, A. S., Potekhina, N. V., Tul’skaya, E. M., Dmitrenok, A. S., Senchenkova, S. N., Torgov, V. I., et al (2024) New lactate- and pyruvate-containing polysaccharide and rhamnomannan with xylose residues from the cell wall of Rathayibacter oskolensis VKM Ac-2121^T, Carbohydr. Res., 540, 109145, https://doi.org/10.1016/j.carres.2024.109145.

23. Наумова И. Б., Шашков А. С. (1997) Анионные полимеры клеточных стенок грамположительных бактерий, Биохимия, 62, 947-982.