RADA REDAKCYJNA JACEK BIELECKI (Uniwersytet Warszawski), MIECZYS£AW K. B£ASZCZYK (SGGW Warszawa), RYSZARD CHRÓST (Uniwersytet Warszawski), JERZY D£UGOÑSKI (Uniwersytet £ódzki), DANUTA DZIER¯ANOWSKA (Centrum Zdrowia Dziecka), EUGENIA GOSPODAREK (Collegium Medicum UMK w Bydgoszczy), JERZY HREBENDA (Uniwersytet Warszawski), WALERIA HRYNIEWICZ (Narodowy Instytut Leków), MAREK JAKÓBISIAK (Akademia Medyczna w Warszawie), MIROS£AW KAÑTOCH (Pañstwowy Zak³ad Higieny), ANDRZEJ PASZEWSKI (Instytut Biochemii i Biofizyki PAN), ANDRZEJ PIEKAROWICZ (Uniwersytet Warszawski), ANTONI RÓ¯ALSKI (Uniwersytet £ódzki), BOHDAN STAROŒCIAK (Akademia Medyczna w Warszawie), BOGUS£AW SZEWCZYK (Uniwersytet Gdañski), EL¯BIETA TRAFNY (Wojskowy Instytut Higieny i Epidemiologii), STANIS£AWA TYLEWSKA-WIERZBANOWSKA (Pañstwowy Zak³ad Higieny), GRZEGORZ WÊGRZYN (Uniwersytet Gdañski), PIOTR ZIELENKIEWICZ (Uniwersytet Warszawski)

REDAKCJA JERZY HREBENDA (redaktor naczelny), JACEK BIELECKI (zastêpca), BOHDAN STAROŒCIAK (sekretarz), MARTA BRZÓSTKOWSKA (korekta tekstów angielskich)

Adresy redakcji Redaktorzy: Instytut Mikrobiologii, Wydzia³ Biologii, Uniwersytet Warszawski ul. Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, tel. (0 22) 554 13 05/304, fax (0 22) 554 14 04 e-mail: [email protected]; [email protected] Sekretarz Zak³ad Mikrobiologii Farmaceutycznej, Akademia Medyczna ul. Oczki 3 (parter), 02-007 Warszawa, tel. (0 22) 628 08 22, (0 22) 621 13 51 e-mail: [email protected]

PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY Redaktor odpowiedzialny: STEFANIA GIEDRYS-KALEMBA (Pomorska Akademia Medyczna w Szczecinie)

Adres Redaktora dzia³u Publikacje Metodyczne i Standardy Katedra i Zak³ad Mikrobiologii i Immunologii Pomorskiej Akademii Medycznej, Al. Powstañców Wlkp. 72, 70-111 Szczecin, tel./fax: (091) 46 616 51, 52, lub fax: (091) 46 616 59, e-mail: [email protected] lub [email protected]

Stali recenzenci: JERZY D£UGOÑSKI (Uniwersytet £ódzki), WALERIA HRYNIEWICZ (Narodowy Instytut Leków), JÓZEF KUR (Politechnika Gdañska), EUGENIUSZ MA£AFIEJ (Instytut Centrum Zdrowia Matki Polki), ANNA PRZONDO-MORDARSKA (Akademia Medyczna we Wroc³awiu)

CZASOPISMO WYDAWANE Z FINANSOW¥ POMOC¥ KOMITETU BADAÑ NAUKOWYCH

Index Copernicus ICV = 3,06 (2006); Pismo indeksowane w EMBASE/Excerpta Medica

Na ok³adce: Mikrofotografia fluoroscencyjna cytoszkieletu aktynowego komórek nab³onkowych linii Int407 zainfekowanych szczepem Bacillus subtilis wydzielaj¹cym hemolizynê listeryjn¹ (fot. Jaros³aw Wiœniewski, Instytut Mikrobiologii UW).

Projekt ok³adki: Jerzy Grzegorkiewicz

POLSKIE TOWARZYSTWO MIKROBIOLOGÓW Nak³ad 1150 + 15 egz., Objêtoœæ 10 arkuszy wyd., Papier offser 80 g Sk³ad i druk: Zak³ad Wydawniczy Letter Quality, 01-216 Warszawa, Brylowska 35/38, tel. 0 22 631 45 18, 0 607 217 879, e-mail: [email protected] POST. MIKROBIOL., 2007, 46, 1, 3–4 http://www.pm.microbiology.pl

Zmar³ prof. dr Uli Schwarz (10.06.1934 – 21.12.2006)

W grudniu ubieg³ego roku zmar³ prof. dr Uli inaktywacja PBP2, przestawiaj¹ syntezê mureiny z typu Schwarz – d³ugoletni dyrektor Instytutu Maksa elongacyjnego do syntezy typu kulistego. Autorzy po- Plancka w Tybindze, (M.P.G. Institut für Virusforschung, stulowali, ¿e aktywnoœæ PBP5 i PBP2 s¹ niezbêdne Tübingen – obecnie Max-Planck Institut für Entwicklungs- komórce E. coli, odpowiednio w procesach wzrostu biologie) oraz w ostatnich latach swego ¿ycia, ju¿ po (elongacji) oraz jej podzia³u. przejœciu na emeryturê, dyrektor Shanghai Institute for W po³owie lat 70-tych Profesor zainicjowa³ w kiero- Advanced Studies Chinese Academy of Sciences. wanym przez siebie Zak³adzie badania z zakresu neuro- Nazwisko profesora U. Schwarza zwi¹zane jest fizjologii – pierwotny zamys³ badañ polega³ na próbach w sposób szczególny z Polsk¹ – w latach 70-tych, a¿ do znalezienia w homogenacie komórek siatkówki oka pocz¹tków transformacji ustrojowej, inicjowa³ oraz – bia³ek, które mog³yby pe³niæ rolê markerów, pozwala- utrzymywa³ bardzo œcis³¹ wspó³pracê naukow¹ z kilkoma j¹cych na przeœledzenie procesu ró¿nicowania. Ten nurt uczelniami w Polsce (Uniwersytetem w Gdañsku, Uni- zainteresowañ utrzyma³ Profesor do koñca ¿ycia (ostat- wersytetem Warszawskim oraz UMCS-em). W wyniku nia publikacja wspó³autorstwa U. Schwarza z dzie- tego, wielu m³odych polskich uczonych korzysta³o ze dziny neurofizjologii ukaza³a siê w 2006 r). stypendiów naukowych lub kontraktów, finansowanych W pocz¹tkach lat 80-tych Uli Schwarz jako z funduszy niemieckich, g³ównie Towarzystwa Naukowe- przedstawiciel M.P.G wyjecha³ do Chin, gdzie kilka mie- go Maksa Plancka. Profesor zawsze rezerwowa³ w swej siêcy pracowa³ w Szanghajskim Instytucie Biochemii pracowni miejsce dla goœci z Polski – oprócz Niemców i Biologii Komórki Chiñskiej Akademii Nauk. Wraz i Polaków pracowali tam te¿ m³odzi Amerykanie, Angli- z profesorem Z huang Xiaohui za³o¿y³ na miejscu cy czy te¿ Hiszpanie. Uli Schwarz odwiedza³ kilka- Goœcinne Laboratorium Maksa-Plancka. Celem inwesty- krotnie nasz kraj, wyg³aszaj¹c wyk³ady oraz uczestni- cji M.P.G w Chinach by³a pocz¹tkowo chêæ pomocy cz¹c w seminariach b¹dŸ konferencjach naukowych. m³odym naukowcom Kraju Œrodka w rozwijaniu wspó³- Jego obecnoœæ w Polsce dawa³a nam poczucie ³¹cznoœci czesnej biochemii. Chodzi³o g³ównie o doraŸn¹ pomoc intelektualnej z uczonymi europejskimi. W tych czasach laboratoryjn¹ – oraz jak s¹dzê – transfer do Chin europej- by³o to wartoœci¹ niezwykle cenn¹. skich technologii i zachodnich standardów. W dalszej ko- Zainteresowania naukowe U. Schwarza koncen- lejnoœci powsta³ Shanghai Institute For Advenced Studies trowa³y siê g³ównie na badaniach budowy, syntezy oraz Chinese Academy of Scientes (SIS), którego dyrektorem funkcji biologicznej jednego z polimerów œciany komór- zosta³ prof. dr Uli Schwarz. Instytut (informacja kowej Escherichia coli – mureiny. Do cenniejszych Jego z witryny internetowej Instytytu) ma odpowiadaæ na naj- osi¹gniêæ w tym zakresie zaliczyæ mo¿na prace nad cha- bardziej istotne, egzystencjonalne problemy wspó³czes- rakterystyk¹ hydrolaz mureiny (identyfikacja, oczyszcza- noœci – jego zadaniem miêdzy innymi jest integracja nie, w³aœciwoœci biologiczne, rozmieszczenie topogra- uczonych ró¿nych specjalnoœci z wielu pañstw. Stanowiæ ficzne w komórce), szczególnie interesowa³a Go wtedy ma te¿ forum dyskusyjne na którym omawiane s¹ pod- (lata 70-te) transglikozylaza. Analizuj¹c fragmenty mure- stawowe problemy zwi¹zane z postêpem nauki i cywili- iny E. coli trawione endopeptydaz¹ prof. U. Schwarz zacji (s¹ nimi dla przyk³adu zagro¿enia wynikaj¹ce z de- wraz z wspó³pracownikami (zespo³y z Tybingi oraz prof. gradacji œrodowiska, biosfery, redukcji biodywersji itp.) N. Nanningi z Amsterdamu) stwierdzili, i¿ ³añcuchy cu- Jedna z form dzia³alnoœci Instytutu polega na organizowa- krowe w cz¹steczce polimeru wykazuj¹ w komórce orien- niu cyklicznych dyskusji okr¹g³ego sto³u. Temat ostatniej tacjê perpendicularn¹. Kolejne badania Profesora koncen- odbytej w pocz¹tkach grudnia 2006 roku zosta³ sformu³o- trowa³y siê na bia³kach wi¹¿¹cych penicylinê PBP E. coli. wany jako „The Larger City as an Ecological System”. W Zak³adzie Biochemii M.P.G, Tübingen (jego szefem W ¿yciu prywatnym Profesor by³ cz³owiekiem nie- by³ do koñca ¿ycia U. Schwarz) opracowano w roku 1980 zwykle kulturalnym, przedsiêbiorczym o du¿ej wiedzy oryginaln¹ metodê identyfikacji bia³ek PBP. W zapropo- oraz poczuciu humoru. By³ towarzyski, wspaniale goto- nowanej procedurze znakowan¹ penicylinê zast¹piono wa³ i by³ prawdziwym znawc¹ win oraz serów. By³ opty- 125I-ampicylin¹, zabieg ten skraca³ okres detekcji PBP. mist¹, bliŸnich stara³ siê traktowaæ jak przyjació³. Œmieræ Ukoronowaniem badañ nad PBP by³y prace dotycz¹- Profesora jest szczególnie bolesna dla Jego uczniów, ce roli biologicznej bia³ek PBP4, PBP5 i PBP2 E. coli. znajomych i przyjació³. U.Schwarz wraz z wspó³pracownikami wykazali, i¿ nadprodukcja PBP5 (D-alanino karboksypeptydazy) lub Jerzy Hrebenda 4 MIROS£AWA W£ODARCZYK, GRA¯YNA RUDZICZ

Prof. Dr. Uli Schwarz died (10.06.1934 – 21.12.2006)

Prof. Dr. Uli Schwarz – for many years director carboxypeptidase) or inactivation of PBP2 changes the of the Max Planck Institute in Tuebingen (M.P.G. Institut pattern of murein synthesis from the elongation type to für Virusforschung, Tübingen, now renamed ‘Max-Planck spherical type. This effect led authors to the conclusion Institut für Entwicklungsbiologie’) and during the last that PBP5 and PBP2 are necessary for growth (elonga- few years, already after retiring, director of the Shanghai tion) and division of E. coli cells. Institute for Advanced Studies, Chinese Academy of In the mid 1970s, Prof. U. Schwartz broadened Sciences – died of a heart attack in December last year. the scope of research conducted in the Institute he directed Professor U. Schwarz and Poland were bound to neurophysiology – the initial idea was to analyze together by special ties – between the 1970s and the homogenated cells obtained from retina in search for pro- beginning of political transformation in Poland, he ini- teins that could serve as markers of the process of cell tiated and maintained a very close scientific cooperation differentiation. Professor remained interested in this topic with different universities across the country (Univer- until the end of his life (the last article dealing with this sity of Gdañsk, Warsaw University and UMCS). Thanks issue U. Schwartz published as a co-author in 2006). to him, many young Polish researchers were granted In the early 1980s, Uli Schwartz went to China fellowships and received funding from German founda- as a representative of M.P.G., where he worked in the tions, mainly the Max Planck Society. In Professor’s Shanghai Institute of Biochemistry and Cell Biology, laboratory, there were always places reserved for Polish Chinese Academy of Sciences, for a few months. Together guest students, who had a chance to work hand in hand with prof. Zhuang Xiaohui, Professor established with young German as well as American, British and the Max-Planck Guest Laboratory. Initially, the purpose Spanish researchers. of the M.P.G.’s investment in China was its eagerness Uli Schwartz visited our country a few times to help young researchers from the “Middle Kingdom” giving lectures and taking part in various seminars and in developing modern biochemistry. The chief concern conferences. His presence in Poland always gave us was the provision of temporary laboratory help and also a sense of intellectual bond between European and Polish – I believe – the transfer of European technologies and researchers. This feeling was of great value to us, espe- Western standards to China. Later, the Shanghai Institute cially in the difficult times of political upheaval. for Advanced Studies, Chinese Academy of Sciences Scientific interests and research of U. Schwarz (SIS), headed by Uli Schwarz, was founded. The centred mainly on the structure, synthesis and biological Institute’s role (the information comes from the Institute’s function of one of the polymers found in the cell wall of website) is to give answers to the most pressing existen- Escherichia coli, i.e. murein. His major achievement in tial questions of modern times. One of its objectives is this field was the characterization of hydrolases acting to encourage cooperation between scientists of various on murein (identification, purification, biological prop- specializations from different countries. The Institute erties and topographical distribution in cells). At that should also function as a forum enabling researchers to time (1970s) he was particularly interested in murein exchange their views on the major problems connected transglycosylases. By analyzing endopeptidase-digested with the advancement of science and civilization (such fragments of murein from E. coli, Prof. U. Schwarz as the repercussions of degradation of the environment together with his colleagues (from the research groups and biosphere, the reduction of biodiversity, etc.). Another working in Tübingen as well as prof. N. N anningi’s form of activity in which the Institute is engaged is group from Amsterdam) found that the position of sugar the organization of round-table discussions. Last such chains in the polymer is perpendicular. Further research discussion entitled “The Larger City as an Ecological focused on penicillin binding proteins (PBPs) of E. coli. System” took place at the beginning of December 2006. In 1980 in the Institute of Biochemistry M.P.G., In his private life, Professor was a remarkably cultured Tübingen, (headed by U. Schwartz till his death) and resourceful man, a man of profound knowledge and a new and original method for identification of PBPs was great sense of humour. He was sociable and optimistic, developed. In the proposed procedure labeled penicillin always trying to be on friendly terms with other people. was replaced with 125I-ampicillin, which significantly He was also a brilliant cook and a connoisseur of shortened the time required for detection of PBPs. wines and cheeses. Professor’s death is a truly difficult The crowning achievement of U. Schwarz was and painful experience, especially for his students, his work on the biological function of PBP4, PBP5 and acquaintances and friends. PBP2 in E. coli. Professor together with his research group showed that overproduction of PBP5 (D-alanine Jerzy Hrebenda POST. MIKROBIOL., BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII 2007, 46, 1, 5–19 http://www.pm.microbiology.pl – DRU¯YNA PIERŒCIENIA

Marta Pop³awska1,2, Jaros³aw Dziadek2

1 Uniwersytet £ódzki, ul. Banacha 12/16, 93-237 £ódŸ, e-mail: [email protected], tel. (42) 635 45 00 2 Centrum Biologii Medycznej, Polska Akademia Nauk, ul. Lodowa 106, 93-232 £ódŸ, e-mail: [email protected], tel. (42) 272 36 10

Wp³ynê³o we wrzeœniu 2006 r.

1. G³ówne bia³ko zaanga¿owane w proces podzia³u komórkowego – FtsZ. 2. Regulacja tworzenia pierœcienia Z. 3. Inne bia³ka zaanga¿owane w tworzenie przegrody miêdzykomórkowej i proces podzia³u komórkowego. 4. Proces podzia³u komórkowego drobno- ustrojów z rodzaju Mycobacterium Bacterial cell division proteins. The fellowship of the ring Abstract: Cell division in bacteria takes place at the midcell and occurs after DNA has been duplicated and segregated into two nucleoids. The division process starts with the localization of FtsZ at the center of the cell and formation of a septal ring structure called Z-ring. Once the septum is fully formed, the Z-ring disappears and the daughter cells separate. An ordered assembly of other proteins follows this process (eg. FtsA, ZipA, FtsK, FtsQ, FtsL, FtsB, FtsW, FtsI, FtsN). FtsZ is a highly conserved protein that is found in most of the major groups of bacteria. FtsZ is a structural homolog of tubulin; like tubulin, purified FtsZ binds and hydrolyses GTP and assembles in vitro into filaments, sheets and other structures. One important inhibitory system, the Min system, is crucial for the precise positioning of the Z-ring. In E. coli this system consist of the FtsZ assembly inhibitor, MinC protein, and the MinD and MinE proteins which move from one cell pole to the other. Because MinC is associated with the relocating MinD protein, FtsZ assembly is inhibited at the cell poles. Another important regula- tory system is nucleoid occlusion. Like Min system, nucleoid occlusion negatively regulates Z-ring assembly. Acting independently of the Min system nucleoid occlusion prevents the assembly of the Z ring on top of unreplicated chromosomal DNA. Several positive and negative regulators of Z ring assembly are known eg. ZipA, EzrA, ClpX, SulA, Noc proteins. The lack of FtsA, ZipA and FtsN cell division proteins suggests that the mechanisms of cell division are likely to be different in Mycobacterium as compared with E. coli. FtsZ and FtsQ are essential cell division proteins in Mycobacterium smegmatis and M. tuberculosis. The C-termini of M. tuberculosis FtsZ and FtsW carries a string of amino acid residues that are absent in their E. coli counterparts. FtsZ and FtsW of M. tuberculosis are binding partners and that binding involves a cluster of aspartate residues in the C-tail of FtsZ. 1. The main cell division protein – Fts 2. Regulation of the Z-ring localization 3. Other cell division proteins 4. Cell division process in Mycobacterium sp.

S³owa kluczowe: bia³ko FtsZ, bia³ka podzia³u komórkowego, Mycobacterium, podzia³ komórki bakteryjnej Key words: FtsZ protein, Mycobacterium sp., cell division process

1. Wstêp W komórce bakteryjnej po zakoñczeniu ka¿dej run- dy replikacyjnej chromosomy s¹ z³¹czone i w kolejnym Proces podzia³u komórkowego jest jednym z pod- etapie musz¹ ulec rozdzieleniu. stawowych przejawów ¿yciowych komórek zarówno Mechanizm rozdzia³u chromosomów do komórek pro- jak i eukariotycznych. W wyniku podzia³u po- potomnych nie jest do koñca poznany. Mo¿e on pole- wstaj¹ dwie komórki potomne identyczne pod wzglê- gaæ na: dem posiadanego materia³u genetycznego z komórk¹ ● po³¹czeniu nukleoidów z b³on¹ cytoplazmatyczn¹ macierzyst¹. i ich mechanicznym rozdzielaniu w czasie wzro- Powstawanie komórek potomnych jest zatem po- stu komórki, przedzone podwojeniem informacji genetycznej czyli ● wzajemnym odpychaniu nukleoidów, replikacj¹ DNA, a nastêpnie jego rozdzieleniem miê- ● dzia³aniu specyficznych bia³ek zaanga¿owanych dzy nowo powstaj¹cymi komórkami. Wówczas rozpo- w ten proces np. bia³ek Spo0J, Soj, SMC (np. czyna siê proces formowania przegrody miêdzyko- Bacillus subtilis) bia³ek ParA i ParB Caulobacter mórkowej, któremu towarzyszy zjawisko cytokinezy. crescentus [7, 26, 27, 38, 45, 47, 60, 64]. Spo0J Po wytworzeniu przegrody (septy) w miejscu jej po- lub ParB wi¹¿¹ siê w sposób specyficzny z se- wstania nastêpuje stopniowe wpuklanie os³on komór- kwencjami parC (14–16 nukleotydowe sekwen- kowych, co w konsekwencji prowadzi do rozdzielenia cje palindromowe) zlokalizowanymi wokó³ re- komórek potomnych [21, 26]. gionu oriC tworz¹c kompleks, w sk³ad którego 6 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK

obecne s¹ w genomach innych drobnoustrojów. W se- gregacji chromosomów w komórkach E. coli uczest- nicz¹ bia³ko SeqA i produkt genu mukB [11]. Bia³ko MukB (1484 aminokwasów – aa) jest zaanga¿owane w proces kondensacji DNA, oprócz MukB w tym pro- cesie uczestnicz¹ tak¿e bia³ka MukE i MukF [91]. Bia³ko SeqA uwa¿ane jest za g³ówny negatywny re- gulator procesu inicjacji replikacji DNA w komórkach E. coli, od niedawna jest tak¿e zaliczane do specyficz- nych czynników transkrypcyjnych E. coli [91]. Z da- nych literaturowych wynika tak¿e, ¿e bia³ko SeqA prawdopodobnie tworzy dwa kana³y bia³kowe, przez które przechodz¹ chromosomy potomne po zakoñcze- niu procesu replikacji DNA [11]. Ponadto w rozdzia³ chromosomów zaanga¿owane jest prawdopodobnie bia³ko uczestnicz¹ce tak¿e w pro- cesie podzia³u komórkowego – FtsK [27, 55, 64, 95]. Wœród organizmów prokariotycznych modelem badawczym, u którego proces podzia³u komórkowego zosta³ najlepiej poznany jest E. coli. W komórce E. coli zidentyfikowano co najmniej 15 bia³ek, które s¹ nie- zbêdne do prawid³owego przebiegu procesu podzia³u komórkowego (Rys. 1) [55, 64, 93]. Bia³ka te przy³¹- czaj¹ siê do nowo powstaj¹cej przegrody komórkowej w œciœle okreœlonej kolejnoœci, w sposób sekwencyj- ny czyli zale¿ny od siebie. Nieobecnoœæ któregokol- wiek z tych bia³ek hamuje podzia³ komórki poprzez hamowanie przy³¹czania kolejnych elementów [22]. W komórkach E. coli istniej¹ dwa wyj¹tki w sekwen- cyjnym sposobie przy³¹czania siê bia³ek zaanga¿owa- nych w proces podzia³u komórkowego do powstaj¹cej przegrody: ● ZipA, FtsA – oba wymienione bia³ka przy³¹- czaj¹ siê do tworz¹cej siê przegrody miêdzyko- Rys. 1. Kolejnoœæ przy³¹czania siê bia³ek do powstaj¹cej mórkowej w sposób zale¿ny od bia³ka FtsZ ale przegrody miêdzykomórkowej niezale¿ny od siebie [33–37, 51] ● FtsL i FtsB (YgbQ) – oba bia³ka przy³¹czaj¹ tak¿e wchodzi bia³ko Soj (lub ParA) [27, 45, 46, siê do tworz¹cej siê przegrody w sposób zale¿- 60]. Bia³kowe kompleksy przemieszczaj¹ siê ny od bia³ka FtsQ oraz bia³ek bior¹cych udzia³ nastêpnie razem z nowosyntetyzowanymi regio- we wczeœniejszych etapach procesu podzia³u ko- nami oriC w okolice biegunów komórki co pro- mórkowego [8–10]. wadzi do rozdzielnia chromosomów [45, 60]. Ponadto w procesie podzia³u komórkowego E. coli Bakteryjne bia³ka SMC (structural maintenance bierze udzia³ szereg innych bia³ek np. bia³ka chapero- of chromosome) zaanga¿owane s¹ w proces kon- nowe kodowane przez geny groEL i hscA, produkty densacji DNA, uczestnicz¹ w zapewnieniu pra- genów mrcA i mrcB, które koduj¹ bia³ka wi¹¿¹ce wid³owej organizacji chromosomu bakteryjnego penicyliny PBP 1a i 1b zaanga¿owane w póŸniejsze (superskrêcenie) oraz jego segregacji po zakoñ- etapy biosyntezy peptydoglikanu [21, 47, 64]. czeniu replikacji DNA [86, 91]. Bia³ka SMC B. subtilis „wspó³pracuj¹” w komórce z innymi bia³kami – ScpA i ScpB. Szczegó³owe badania 2. G³ówne bia³ko zaanga¿owane wskazuj¹, ¿e bia³ko ScpB wi¹¿e siê z SMC po- w proces podzia³u komórkowego – FtsZ przez bia³ko ScpA oraz, ¿e SMC jest w tym kompleksie bia³kiem wi¹¿¹cym DNA [91]. Bia³kiem pe³ni¹cym kluczowa rolê w procesie po- W chromosomie E. coli brak jest genów parA, dzia³u komórki bakteryjnej jest bia³ko FtsZ obecne parB oraz sekwencji homologicznych do parC, które w wiêkszoœci organizmów prokariotycznych oraz cha- BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 7 rakteryzuj¹ce siê wysokim stopniem konserwatywnoœ- co prowadzi do jego polimeryzacji, w wyniku tego ci sekwencji aminokwasowej [21, 55, 64, 71]. Spoœród procesu powstaj¹ protofilamenty, których struktura organizmów których genom zosta³ zskwencjonowany przypomina mikrotubule [13, 20, 24, 31]. Oba bia³ka genu ftsZ nie zidentyfikowano w komórkach Chlamy- wykazuj¹ podobn¹ odpowiedŸ na dzia³anie hydrofo- dia trachomatis, Chlamydophila pneumoniae – bez- bowych barwników – podczas gdy bis-anilino-nafta- wzglêdnie wewn¹trzkomórkowych bakterii oraz Aero- leno sulfonian (bis-ANS) hamuje polimeryzacjê obu pyrum pernix i Ureaplasma urealyticum [28, 31, 55, bia³ek, pokrewny barwnik ANS nie wywo³uje tego 64]. FtsZ obecne jest tak¿e w komórkach roœlin i pra- efektu [97]. Ponadto wykazano, ¿e inhibitory groma- wdopodobnie pe³ni istotn¹ rolê w procesie podzia³u dzenia tubuliny takie jak: thiabendazole, 2-metyloben- chloroplastów (cpFtsZ) [54, 81]. Gen koduj¹cy chlo- zimidazol powodowa³y tak¿e wyd³u¿anie komórek roplastowe FtsZ zlokalizowany jest w j¹drowym E. coli i cyjanobakterii co sugeruje, ¿e dzia³aj¹ one DNA, ale posiada sekwencjê sygna³ow¹ umo¿liwiaj¹c¹ tak¿e hamuj¹co na gromadzenie bia³ka FtsZ [97]. transport tego bia³ka do chloroplastów [76]. Homo- W warunkach in vitro najbardziej powszechnie stoso- logów genu ftsZ nie odnaleziono natomiast w genach wane inhibitory tubuliny: kolchicyna, kolcemid czy mitochondrialnych co wskazuje na inny mechanizm winblastyna nie wp³ywaj¹ ma gromadzenie siê i poli- podzia³u tych organelli komórkowych [76]. Bia³ko ko- meryzacjê bia³ka FtsZ [97]. dowane przez gen ftsZ (filament forming temperature Poznanie struktury bia³ka FtsZ pochodz¹cego z ter- – sensitive) uwa¿ane jest za strukturalny homolog mofilnej bakterii Methanococcus janaschii i bydlêcej eukariotycznej tubuliny [2, 13, 20, 21, 57, 68]. Oba tubuliny udowodni³o du¿e podobieñstwo obu bia³ek, bia³ka zawieraj¹ konserwatywn¹ bogat¹ w reszty gli- zarówno na poziomie sekwencji aminokwasowej jak cynowe pêtlê tzw. tubulin signature nucleotide-bin- i budowy strukturalnej [55, 83]. Ostatnie prace udo- ding motif o sekwencji aminokwasowej – GGGTGTG wodni³y podobieñstwo budowy i funkcji dwóch regio- (FtsZ) oraz GGGTGSG (tubulina) (Rys. 2) [20, 21, 24, nów obecnych zarówno w tubulinie jak i bia³ku FtsZ 55]. Ponadto stwierdzono, ¿e ponad 50 aminokwasów [20, 30, 58]. Pierwszy z tych regionów to pêtla T3 le¿¹cych w bezpoœrednim s¹siedztwie pêtli wykazuje odpowiedzialna za oddzia³ywanie z grup¹ (-fosfo- wysoki stopieñ homologii w obu bia³kach [20, 24]. ranow¹ GTP, drugi region to pêtla T7, która wcho- FtsZ, podobnie jak tubulina, wi¹¿e i hydrolizuje GTP dzi w bezpoœredni kontakt z kolejnym monomerem

Rys. 2. Porównanie sekwencji aminokwasowej " i $ tubuliny oraz bia³ka FtsZ Methanococcus janaschii. Zaznaczono region konserwatywny 8 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK

Pierœcieñ FtsZ

FtsA, ZipA FtsEX FtsK FtsQ FtsL, FtsB FtsW Ftsl FtsN AmiC Kolejnoœæ przy³¹czania bia³ek do tworz¹cej siê przegrody komórkowej Rys. 3. Schemat polimeryzacji bia³ka FtsZ i tworzenia pierœcienia Z buduj¹cym mikrotubule lub polimer FtsZ. Dodatkowo filamentów hydrolizuje GTP w warunkach fizjologicz- wykazano, ¿e obecnoœæ asparaginy w obrêbie pêtli T7 nych (stê¿enie KCl 350 mM, pH 7,5) w stosunku jest niezbêdna do hydrolizy GTP, a miejsce aktywne 5 cz¹steczek GTP/min/FtsZ [2, 13, 57, 58, 70]. odpowiedzialne za ten proces tworzone jest poprzez Badania z wykorzystaniem bia³ka fuzyjnego FtsZ: po³¹czenie dwóch monomerów FtsZ [20, 30, 58]. GFP oraz analiza lokalizacji rekombinowanego bia³ka W komórce E. coli ok. 75% bia³ka FtsZ obecne jest w komórce wykaza³y, ¿e tylko ok. 30% komórkowego w postaci multimerów zbudowanych z ró¿nej liczby bia³ka jest zaanga¿owane w budowanie pierœcienia Z; podjednostek [58, 70, 77]. Morfologia polimerów two- pozosta³a czêœæ FtsZ obecna jest w cytoplazmie [54]. rzonych przez bia³ko FtsZ w warunkach in vitro jest W czasie podzia³u komórkowego bia³ko FtsZ gro- uzale¿niona od warunków w jakich odbywa siê poli- madzone jest w centralnej czêœci komórki gdzie w spo- meryzacja [58, 70]. W obecnoœci GTP bia³ko FtsZ sób GTP-zale¿ny ulega polimeryzacji tworz¹c obr¹cz- tworzy cienkie protofilamenty, a dynamika polimeryza- kowat¹ strukturê zwan¹ pierœcieniem Z (Z-ring), który cji jest uzale¿niona od dostêpnoœci GTP [57]. Badania wyznacza miejsce tworzenia przysz³ej przegrody od- z wykorzystaniem analogu GTP guanylylo-("$-mety- dzielaj¹cej komórki potomne (Rys. 3) [48, 54, 55]. leno-difosfonian), zwi¹zku który jest równie¿ hydro- Pierscieñ Z jest struktur¹ niestabiln¹, przy braku lizowany przez FtsZ, wykaza³y ¿e powsta³e protofila- GTP w komórce bardzo szybko dochodzi do depo- menty mog¹ nastêpnie tworzyæ polimery wy¿szego limeryzacji bia³ka FtsZ [24, 30, 31, 57]. Wykazano, rzêdu w obecnoœci jonów Mg2+, Ca2+ lub DEAE dek- ¿e w proces polimeryzacji zaanga¿owana jest domena stranu [56, 57, 72]. Podobn¹ reakcjê obserwowano N-koñcowa bia³ka FtsZ chrakteryzuj¹ca siê wysokim kiedy FtsZ polimeryzowa³o w obecnoœci bia³ka ZipA. stopniem konserwatywnoœci sekwencji aminokwso- Bia³ko to bezpoœrednio oddzia³uje z FtsZ i stymuluje wej, domena C-koñcowa jest natomiast odpowiedzial- jego polimeryzacjê [30, 35, 50, 51]. na za oddzia³ywanie z pozosta³ymi bia³kami zaanga- W oparciu o dostêpn¹ wiedzê zaproponowano mo- ¿owanymi w proces podzia³u komórkowego [24, 31, del polimeryzacji bia³ka FtsZ, który bardzo przypomi- 55]. W komórkach E. coli obecnych jest od 5000 do na model polimeryzacji tubuliny [2, 13, 57, 58, 70]. 20 000 cz¹steczek FtsZ, poziom zawartoœci komórko- GTP ulega inkorporacji pomiêdzy po³¹czone monome- wego bia³ka FtsZ ma istotne znaczenie dla przebiegu ry bia³ka FtsZ, które zawieraj¹ tzw. koniec „+” z miejs- procesu podzia³u komórkowego [30, 55, 57]. Dowo- cem wi¹zania nukleotydów (nucleotide binding site) dem kluczowej roli jak¹ pe³ni bia³ko FtsZ w podziale i koniec „–” z pêtl¹ T7. Po³¹czone podjednostki FtsZ komórki jest fakt, ¿e ju¿ jego niewielki niedobór doprowadzaj¹ do szybkiej hydrolizy GTP, który obec- w komórce uniemo¿liwia powstawanie pierœcienia Z, ny jest w utworzonym przez po³¹czone podjednostki a tym samym uniemo¿liwia powstawanie przegrody miejscu aktywnym. Polimer FtsZ jest stabilny tak d³u- miêdzykomórkowej. Prowadzi to do zaburzenia mor- go jak d³ugo monomer zawieraj¹cy zwi¹zany GTP jest fologii komórek i powstania d³ugich filamentów ko- obecny na koñcu „–”. Wykazano tak¿e, ¿e FtsZ poli- mórkowych [24, 30, 55, 78]. meryzuje tworz¹c pojedyncze protofilamenty, które W strukturze FtsZ wyró¿niono 3 regiony: nastêpnie s¹ ³¹czone w strukturê przypominaj¹c¹ wst¹¿- ● d³ugi N-terminalny odcinek o wysokiej konser- kê. Taka struktura – mieszanina pojedynczych proto- watywnoœci sekwencji AK (tzw. region NTR). BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 9

W oparciu o strukturê krystaliczn¹ bia³ka region sano dwa bia³ka zwi¹zane z dzia³aniem tego systemu. NTR dodatkowo podzielono na dwie domeny S¹ to bia³ka SlmA E. coli i Noc B. subtilis [5, 23]. N-terminaln¹ o w³aœciwoœciach GTP-azy oraz Dane eksperymentalne sugeruj¹, ¿e bia³ka te wp³ywa- C-koñcow¹ o nie znanej dot¹d funkcji. Stwier- j¹ na topologiê gromadzenia siê bia³ka FtsZ w central- dzono, ¿e region NTR jest niezbêdny do oddzia- nej czêœci komórki, stanowi¹ tzw. punkty kontrolne ³ywania FtsZ:FtsZ. (checkpoint), zapobiegaj¹c przeciêciu nierozdzielnych ● tzw. region spejserowy ró¿nej d³ugoœci wykazu- chromosomów przez powstaj¹cy pierœcieñ Z. Bia³ka j¹cy du¿y stopieñ zmiennoœci SlmA i Noc nie wykazuj¹ podobieñstwa sekwencji ● krótki C-koñcowy, który jest niezbêdny do od- aminokwasowej, ale oba maj¹ zdolnoœæ wi¹zania siê dzia³ywania bia³ka FtsZ z innym bia³kiem uczest- do wielu miejsc w DNA. nicz¹cym w procesie podzia³u komórkowego W komórkach E. coli system min obejmuje trzy [55, 70]. bia³ka MinC, MinD, MinE kodowane przez geny minC, Jenkins i wsp. (2002) zidentyfikowali w geno- minD, minE wchodz¹ce w sk³ad operonu minCDE [42, mie bakterii Prosthecobacter dejongeii geny koduj¹ce 55, 61, 64]. System tez zosta³ tak nazwany, poniewa¿ bia³ka BtubA i BtubB [40, 41]. Sekwencja aminokwa- komórki mutanty E. coli w obrêbie genów koduj¹cych sowa tych bia³ek wykazuje 35% (BtubA) i 37% bia³ka systemu maj¹ postaæ minikomórek. W takich (BtubB) homologii z eukariotyczn¹ tubulin¹ a tylko komórkach podzia³y zachodz¹ w niew³aœciwej czêœci 8–11% homologii z sekwencj¹ aminokwasow¹ bia³ka komórki, najczêœciej na jej biegunie. W wyniku nie- FtsZ. Ponadto w genomie Prosthecobacter dejongeii prawid³owo przebiegaj¹cego procesu podzia³u komór- nie wykazano obecnoœci genu koduj¹cego bia³ko FtsZ kowego mog¹ powstawaæ komórki pozbawione nukle- pe³ni¹cego kluczow¹ rolê w procesie podzia³u komór- oidu [42, 55, 61]. kowego [40, 41]. Sontag i wsp. sklonowali geny Bia³ko MinC jest dimerem sk³adaj¹cym siê z dwóch btuba i btubb oraz uzyskali ich ekspresjê w komór- odmiennych domen po³¹czonych elastycznym odcin- kach E. coli [73]. Badania in vitro wykaza³y, ¿e bia³ko kiem ³¹cznikowym [6]. Jego C-terminalna domena BtubB tworzy pierœcieñ w obecnoœci GTP lub GDP, umo¿liwia dimeryzacjê i odpowiada za tworzenie natomiast dodanie drugiego bia³ka stymuluje powsta- kompleksu z wykazuj¹cym aktywnoœæ ATP-azow¹ wanie d³ugich filamentów. Najprawdopodobniej bia³ka bia³kiem MinD zakotwiczonym w b³onie komórkowej te s¹ funkcjonalnymi odpowiednikami FtsZ [73]. [39, 49, 82, 99]. Bia³ka MinC i MinD wspó³dzia³aj¹ ze sob¹ tworz¹c kompleks MinCD, który negatywnie re- guluje gromadzenie siê bia³ka FtsZ w centralnej czêœci 3. Regulacja powstawania pierœcienia Z komórki [6, 39, 49]. Kompleks MinCD jest inhibito- rem gromadzenia siê i polimeryzacji bia³ka FtsZ. W komórkach o pa³eczkowatym kszta³cie formo- Ostatni element tego systemu bia³ko MinE jest dime- wanie przegrody miêdzykomórkowej rozpoczyna siê rem [52, 53]. N-koñcowa domena monomerowej jed- zazwyczaj dok³adnie w jej centralnej czêœci miêdzy nostki bia³ka odpowiada za kontakt z kompleksem dwoma biegunami [48]. MinCD, natomiast domena C-terminalna umo¿liwia Za prawid³ow¹ lokalizacjê pierœcienia Z w central- dimeryzacjê MinE [55]. Konstrukcja bia³ka fuzyjnego nej czêœci komórki odpowiedzialne s¹ dwa mecha- MinE:GFP umo¿liwi³a poznanie lokalizacji MinE nizmy: w komórce [78]. Bia³ko MinE tworzy strukturê pier- ● wykluczenie nukleoidowe – „nucleoide occlu- œcieniopodobn¹ zlokalizowan¹ w centralnej czêœci ko- sion” mórki tzw. MinE ring (pierœcieñ MinE). Prawdopo- ● system MinCDE. dobnie bia³ko to znosi hamuj¹ce dzia³anie kompleksu Pierwszy z nich zaproponowany przez W o l d - MinCD w swoim bezpoœrednim s¹siedztwie umo¿li- r i n g h’ a i wsp. zak³ada, ¿e obecnoœæ nukleoidu ha- wiaj¹c gromadzenie siê i polimeryzacjê bia³ka FtsZ muje tworzenie pierœcienia Z [90]. W komórce o wy- prowadz¹c¹ do powstania w centralnej czêœci komór- d³u¿onym kszta³cie istniej¹ trzy miejsca wolne od ki pierœcienia Z [55, 78]. Uzyskanie bia³ek fuzyjnych DNA. S¹ to bieguny komórki oraz jej œrodek po za- MinC-GFP oraz MinD-GFP pozwoli³o zrozumieæ rolê koñczeniu rundy replikacyjnej i rozdzieleniu chromo- tych bia³ek w regulacji tworzenia siê pierœcienia Z. somów. Je¿eli w komórce nie funkcjonuje wyklucze- W sposób eksperymentalny stwierdzono, ¿e w E. coli nie nukleoidowe przegroda miêdzykomórkowa mo¿e kompleks MinCD oscyluje pomiêdzy biegunami ko- powstawaæ pomiêdzy nierozdzielnymi chromosomami mórki, a czas potrzebny na przebycie tego dystansu co w rezultacie mo¿e doprowadziæ do przeciêcia chro- wynosi od 10 do 60 sekund [55, 67]. Przemieszczanie mosomów. Inaktywacja wykluczenia nukleoidowego siê bia³ek MinCD miêdzy przeciwleg³ymi bieguna- w komórce mo¿e byæ wywo³ana np. dekondensacj¹ mi komórki jest uzale¿nione od bia³ka MinE, które DNA [27, 61, 80, 90]. W literaturze ostatnich lat opi- usuwa kompleks z centralnej czêœci komórki w stronê 10 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK biegunów, dziêki czemu zapewnia powstanie wolnej miejsca tworzenia pierœcienia Z w centralnej czêœci przestrzeni w centrum komórki gdzie mo¿e rozpocz¹æ komórki [25]. siê gromadzenie, polimeryzacja bia³ka FtsZ i tworze- Dane literaturowe wskazuj¹ tak¿e na udzia³ mecha- nie przegrody miêdzykomórkowej [79, 81]. Ponadto nizmu proteolitycznego w regulacji aktywnoœci bia³ka kompleks MinCD przemieszczaj¹c siê po obszarze FtsZ. W procesie tym uczestniczy bia³ko FtsH [3,4]. biegunów komórki nie dopuszcza do gromadzenia siê Bia³ko to zosta³o zidentyfikowane jako ATP zale¿na tam bia³ka FtsZ i powstania przegrody miêdzyko- metaloproteaza wymagaj¹ca do pe³nej aktywnoœci mórkowej w nietypowym dla niej miejscu [79, 81, obecnoœci jonów Zn2+. FtsH zakotwiczone jest w b³o- 100]. Wykorzystuj¹c dro¿d¿owy system dwuhybrydo- nie cytoplazmatycznej dwoma regionami transmembra- wy (Y2H) nie wykazano bezpoœredniego oddzia³ywa- nowymi i posiada d³ugi obecny w cytoplazmie C-ko- nia pomiêdzy bia³kiem FtsZ a bia³kami MinCDE [98]. niec. Bia³ko to nale¿¹ce do rodziny AAA (ATP-ases Nadprodukcja bia³ek MinC i MinD powoduje zaha- associated with a variety of cellular activities) pe³ni mowanie podzia³u komórkowego i prowadzi do two- w komórce szereg funkcji. Zaanga¿owane jest miêdzy rzenia d³ugich filamentów komórkowych, natomiast innymi w procesy regulacji odpowiedzi komórki na nadprodukcja bia³ka MinE znosi hamuj¹ce dzia³anie stres, degradacjê bia³ek zwi¹zanych z b³on¹ cytoplaz- bia³ek MinC i MinD [55, 98]. matyczn¹, bia³ek z krótkimi niepolarnymi C-koñcami, Prawdopodobnie wspó³dzia³anie wykluczenia nu- wp³ywa tak¿e na poziom ekspresji genu koduj¹cego kleoidowego i systemu min zapewnia tworzenie prze- bia³ko Spo0A (B. subtilis) [3, 4]. grody miêdzykomórkowej w centralnej czêœci ko- Dane eksperymentalne wykaza³y, ¿e inkubacja mórki [95]. w warunkach in vitro bia³ek FtsZ E. coli i FtsH E. coli Produkt genu ftsZ stanowi te¿ molekularny cel prowadzi³a do zale¿nej od ATP i jonów Zn2+ degradacji dzia³ania dla bia³ka SulA (SfiA) nale¿¹cego do du¿ej FtsZ. Brak ATP, obecnoœæ orto fenantroliny (czynnik grupy bia³ek, których synteza jest indukowana uszko- chelatuj¹cy Zn2+) lub analogu ATP nie ulegaj¹cego dzeniami DNA (system SOS) [6, 15]. SulA przejœcio- hydrolizie (ATP-gS) ca³kowicie hamowa³ aktywnoœæ wo zapobiega polimeryzacji FtsZ i w ten sposób zapo- proteolityczn¹ FtsH E. coli. Ponadto wykazano, ¿e pro- biega niepo¿¹danym podzia³om komórki do czasu gdy teaza FtsH E.coli wykazuje aktywnoœæ tak¿e w proce- uszkodzenia DNA zostan¹ naprawione [6, 15]. Istotn¹ sie degradacji bia³ka FtsZ M. tuberculosis H37Rv [4]. rolê w regulacji powstawania pierœcienia Z odgrywa Funkcjonalne bia³ko FtsZ jest obecne w komórkach tak¿e bia³ko chaperonowe ClpX B. subtilis (ClpX- wiêkszoœci patogenów. Fakt ten oraz stwierdzony brak ClpP bia³ka chaperonowe, proteazy nale¿¹ce do bia- obecnoœci FtsZ w komórkach ssaków spowodowa³, ¿e ³ek szoku termicznego) [85]. Oczyszczone ClpX ha- bia³ko to jest rozpatrywane jako potencjalne miejsce muje polimeryzacjê bia³ka FtsZ w warunkach in vitro dzia³ania nowych leków przeciwbakteryjnych. Spoœród nie zaburzaj¹c jednak zdolnoœci FtsZ do hydrolizy zwi¹zków poddanych analizie przez S t okes’a i wsp. GTP. Prawdopodobnie bia³ko to dzia³a dopiero po jeden nazwany PC58538 specyficznie hamowa³ pro- utworzeniu przez FtsZ protofilamentów [85]. ces podzia³u komórkowego B. subtilis [75]. Komórki L e v i n i wsp. zidentyfikowali w komórkach poddane dzia³aniu PC58538 charakteryzowa³y siê B. subtilis bia³ko EzrA, które reguluje czêstoœæ i miejs- znacznie wyd³u¿onym kszta³tem czemu towarzyszy³ ce powstawania pierœcienia Z [32, 44]. Brak funkcjo- brak podzia³ów komórkowych. Szczegó³owe badania nalnego bia³ka EzrA powodowa³ w komórce powsta- z wykorzystaniem genu reporterowego gfp wykaza³y, wanie wielu pierœcieni Z, które by³y zlokalizowane ¿e przy braku PC58538 w centralnej czêœci komórki zarówno w jej centralnej czêœci jak i na biegunach obserwowano powstawanie pierœcienia Z. Po 10 mi- [44]. Bia³ko EzrA destabilizuje strukturê pierœcienia Z nutowej inkubacji z PC58538 pierœcieñ Z ulega³ ca³- poprzez bezpoœrednie wi¹zanie siê z koñcami polime- kowitej dezintegracji [75]. rów FtsZ i stymulowanie gwa³townej depolimeryzacji. Ponadto mo¿liwe jest oddzia³ywanie EzrA z innymi bia³kami podzia³u komórkowego, których zadaniem jest 4. Inne bia³ka zaanga¿owane stabilizacja struktury Z-ringu. Wykazano eksperymen- w tworzenie przegrody miêdzykomórkowej talnie, ¿e nadekspresja jednego z genów koduj¹cych i proces podzia³u komórkowego bia³ko podzia³u komórkowego – FtsL znosi efekt mu- tacji w genie ezrA [32, 44]. FtsA nale¿y do grupy bia³ek okreœlanych jako actin/ W komórkach B. subtilis nie wystêpuje funkcjonal- hsp70/sugar kinase family [55]. Uwa¿ane jest za ho- ne bia³ko MinE, jego rolê pe³ni bia³ko DivIVA, a bia³- molog obecnej w komórkach eukariotycznych aktyny, ka MinC i MinD s¹ istotne w procesie hamowania podobnie jak aktyna wykazuje tak¿e w³aœciwoœci powstawania pierœcienia Z na biegunach komórki ale ATP-azy [55, 92]. Obecnoœci tego bia³ka nie stwier- nie odgrywaj¹ istotnej roli w precyzyjnym wyborze dzono w komórkach bakterii nale¿¹cych do rodzaju BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 11

Mycobacterium, Cyanobacterium i Mycoplasma oraz Bia³ka FtsE i FtsX wykazuj¹ du¿¹ homologiê z ro- u Archaea [55]. Gen ftsA po³o¿ony jest zwykle w bez- dzin¹ bia³ek ABC transporterów – bia³ko FtsE jest poœrednim s¹siedztwie genu ftsZ (powy¿ej genu ftsZ) komponentem wi¹¿¹cym ATP (ATP-binding cassette) w obrêbie regionu dcw – (cell division – cell wall bio- podczas gdy FtsX jest sk³adnikiem membrany [21, 55, synthesis gene cluster) [17]. 59]. Bia³ka nale¿¹ce do grupy ABC transporterów wy- Wykazano, ¿e w trakcie procesu podzia³u komór- korzystuj¹ energiê z hydrolizy ATP do transportu sze- kowego FtsA lokalizuje pierœcieñ Z, a lokalizacja ta rokiej gamy substratów do wnêtrza komórki oraz na jest zale¿na od FtsZ. Konstruuj¹c mutanty w C-koñ- zewn¹trz. Zaanga¿owane s¹ miêdzy innymi w usuwa- cowej czêœci bia³ka FtsA udowodniono, ¿e aminokwa- nie leków z komórek bakterii oraz komórek ssaków sem pe³ni¹cym kluczow¹ rolê w oddzia³ywaniu FtsA oraz transport jonów do wnêtrza komórki. Charakte- z bia³kiem FtsZ jest tryptofan w pozycji 415 FtsA [94]. rystyczn¹ cech¹ budowy bia³ek nale¿¹cych do grupy E r i c s s o n i wsp. wykazali ponadto, ¿e istotn¹ rolê ABC transporterów jest obecnoœæ dwóch domen NT- w oddzia³ywaniu FtsZ:FtsA odgrywaj¹ te¿ 2 ami- nucleotide binding domain oraz dwóch domen trans- nokwasy zlokalizowane w C-koñcowej czêœci FtsZ membranowych. ABC transportery dodatkowo posia- – lizyna w pozycji 372 i prolina w pozycji 375 [21, 22]. daj¹ w swojej budowie tzw. motyw Walkera A i motyw Centralny region domeny C-koñcowej FtsZ charak- Walkera B, regiony te s¹ zaanga¿owane w wi¹zanie teryzuj¹cy siê wysokim stopniem konserwatywnoœci i hydrolizê ATP, a sekwencja aminokwasowa tych re- z motywem Pro-X-(Phe/hydrophobic) residue motif gionów charakteryzuje siê stosunkowo wysokim stop- inicjuje proces oddzia³ywania FtsZ:FtsA [55, 84]. niem konserwatywnoœci [59]. Zarówno FtsE jak i FtsX Bia³ko FtsA bierze udzia³ w procesie podzia³u lokalizuj¹ pierœcieñ Z, a lokalizacja ta wymaga obec- komórkowego i formowaniu przegrody miêdzykomór- noœci w miejscu podzia³u komórkowego bia³ek: FtsZ, kowej ju¿ we wczesnym etapie procesu, gdy¿ u mu- FtsA, ZipA. Prawdopodobnie omawiane bia³ka uczest- tantów w obrêbie genu ftsA nie dochodzi³o do wi¹- nicz¹ w transporcie jonów niezbêdnych w procesie po- zania do pierœcienia Z kolejnych bia³ek podzia³u dzia³u komórkowego [55, 59]. komórkowego [51, 55]. Nadal niewiele wiadomo Jednym z wiêkszych bia³ek obecnych w komórce o funkcji jak¹ pe³ni bia³ko FtsA w procesie podzia³u E. coli (1330 aa) jest bia³ko FtsK zaanga¿owane w pro- komórkowego, przypuszczalnie odpowiada ono za sta- ces podzia³u komórkowego [55]. Jego przy³¹czenie do bilizacjê struktury pierœcienia Z. Bardzo wa¿ny dla miejsca podzia³u komórkowego jest uzale¿nione od prawid³owego podzia³u komórki jest tak¿e stosunek obecnoœci FtsZ, FtsA, ZipA i prawdopodobnie FtsE iloœciowy pomiêdzy bia³kami FtsA i FtsZ wynosz¹cy i FtsX [14, 55]. Podczas gdy domena N-koñcowa bia³- 1:100 w komórkach E. coli i 1:5 w komórkach B. sub- ka FtsK jest niezbêdna dla prawid³owego przebiegu tilis [51, 55, 84]. procesu podzia³u komórki (mutanty FtsK pozbawione Zidentyfikowane jako bia³ko oddzia³uj¹ce z FtsZ funkcjonalnej domeny N-koñcowej mia³y zablokowa- bia³ko ZipA (Z-interacting protein A) jest integraln¹ ny podzia³ komórki), jego domena C-koñcowa (wyka- czêœci¹ b³ony komórkowej z N-koñcow¹ czêœci¹ za- zuj¹ca w³aœciwoœci ATP-azy) zlokalizowana w cytopla- kotwiczon¹ w b³onie komórkowej i posiadaj¹ce cyto- zmie uczestniczy w procesie segregacji chromosomów plazmatyczn¹ domenê C-koñcow¹ [33, 34, 35, 36, 55]. po replikacji DNA oraz przemieszczaniu DNA z cen- Analiza sekwencji aminokwasowej wykaza³a, ¿e ZipA tralnej czêœci komórki do jej biegunów tak aby po- jest bia³kiem bogatym w proliny i glutaminy [55]. wsta³a wolna przestrzeñ do uformowania przegrody Przy³¹czane jest do pierœcienia Z w sposób zale¿ny miêdzykomórkowej [27, 55, 64, 96]. Domena ta wy- od bia³ka FtsZ ale niezale¿ny od bia³ka FtsA [51]. kazuje wysokie podobieñstwo do C-koñcowej czêœci Haney i wsp. wykorzystuj¹c dro¿d¿ow¹ metodê bia³ka SpoIIIE, które obecne jest w komórkach B. sub- dwuhybrydow¹ (Y2H) wykazali, ¿e w oddzia³ywaniu tilis i uczestniczy w procesie rozdzia³u chromosomów z bia³kiem FtsZ istotn¹ rolê odgrywa Asp w pozycji do komórek potomnych [23]. Mutacje w genie ftsK 373 w domenie C-koñcowej bia³ka ZipA [36]. W pro- prowadz¹ce do zmian w sekwencji aminokwasowej cesie podzia³u komórkowego ZipA podobnie jak FtsA w obrêbie C-koñcowej domeny FtsK w komórkach prawdopodobnie bierze udzia³ w stabilizacji pierœcie- E. coli prowadz¹ do nieprawid³owego po³o¿enia chro- nia Z, a dodatkowo umocowuje pierœcieñ Z, bêd¹cy mosomów w dziel¹cej siê komórce [27, 55, 64, 96]. rusztowaniem dla przegrody komórkowej, w b³onie Ostatnio sugeruje siê tak¿e, ¿e bia³ko FtsK pomaga cytoplazmatycznej. Nadprodukcja oraz niedobór ZipA „utrzymywaæ” DNA z daleka od centralnej czêœci ko- w komórce skutkuje zaburzeniami w przebiegu pro- mórki i miejsca tworzenia siê przegrody miêdzyko- cesu podzia³u. Prawdopodobnie nadprodukcja bia³ka mórkowej, a tak¿e prawdopodobn¹ rolê tego bia³ka ZipA w komórce wysyca dostêpne miejsca wi¹zania w indukcji komórkowego systemu SOS [15]. z pierœcieniem Z i tym samym uniemo¿liwia przy³¹- Kolejne bia³ka bior¹ce udzia³ w procesie podzia³u czenie do pierœcienia Z bia³ka FtsA [55, 71]. komórkowego FtsQ, FtsL, YgbQ (FtsB) s¹ bia³kami 12 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK membranowymi, które lokalizuj¹ przegrodê komór- wych i jeden 67 aa (E240-E306) po³o¿ony w periplaz- kow¹ [8, 9, 10]. FtsQ jest ma³ym bia³kiem zbudo- mie [43]. Gen ftsW po³o¿ony jest w obrêbie regionu wanym z 276 aminokwasów, posiada krótki odcinek dcw pomiêdzy genami murD i murG [17, 43, 55]. peryplazmatyczny o d³ugoœci 24 aa, fragment trans- Sekwencja aminokwasowa FtsW E. coli wykazuje wy- membranowy o d³ugoœci 25 aa oraz 227 aa domenê soki stopieñ homologii z bia³kiem SpoVE obecnym cytoplazmatyczn¹ [9, 10]. Sugeruje siê, ¿e bia³ko to w komórkach B. subtilis oraz bia³kiem RodA E. coli. mo¿e odgrywaæ wa¿n¹ rolê w biosyntezie peptydogli- Wysokie podobieñstwo sekwencji aminokwasowej su- kanu œciany komórkowej nowo powstaj¹cych komórek. geruje, ¿e bia³ka te mog¹ pe³niæ podobn¹ rolê we Wystêpuje w iloœci ok. 22 cz¹steczek na komórkê bak- wzroœcie komórek (RodA), podziale komórki (FtsW) teryjn¹ [10]. Ortologów genu ftsQ nie zidentyfikowano i sporulacji (SpoVE) [43]. w genomach bakterii pozbawionych œciany komórko- Cech¹ charakterystyczn¹ bia³ek tej rodziny jest fakt, wej [55]. Za lokalizacjê przegrody miêdzykomórkowej ¿e „wspó³pracuj¹” one ze specyficzn¹ klas¹ bia³ek wi¹- odpowiedzialne s¹ aminokwasy w pozycjach 50–247 ¿¹cych penicyliny – PBP B, do których nale¿y bia³ko a najistotniejszy w tym procesie jest 29 aa odcinek sta- FtsI. Analiza sekwencji nukleotydowej 19 genomów nowi¹cy zakoñczenie domeny C-koñcowej bia³ka [55]. bakteryjnych wykaza³a, ¿e wszystkie bakterie w geno- Funkcjonalnym homologiem bia³ka FtsQ w komór- mie których zidentyfikowano gen ftsI posiadaj¹ tak¿e kach B. subtilis jest prawdopodobnie DivIE [23]. gen ftsW i odwrotnie [55, 63,83]. Pocz¹tkowo s¹dzono, Bia³ka FtsL (121 AA) i FtsB (YgbQ) – (zidentyfi- ¿e bia³ko FtsW uczestniczy w stabilizacji pierœcienia kowane w komórkach E. coli i Vibrio cholerae) to Z ale jednoczeœnie nie wykazano bezpoœredniego od- ma³e bia³ka membranowe [8, 9, 10]. Charakterystycz- dzia³ywania FtsZ i FtsW w komórkach E. coli [55]. n¹ cech¹ tych bia³ek jest obecnoœæ sekwencji boga- Obecnie sugeruje siê, ¿e g³ówn¹ rol¹ jak¹ pe³ni FtsW tych w leucyny tworz¹cych tzw. kieszenie leucynowe, w procesie podzia³u komórkowego jest rekrutacja bia³- które stanowi¹ g³ówn¹ czêœæ bia³ka ok. 60–65 aa na ka FtsI [43, 55]. Bia³ko to nale¿y do grupy bia³ek PBP3, 80 tworz¹cych domenê cytoplazmatyczn¹ bia³ek [8, 9]. jest transpeptydaz¹ niezbêdn¹ do syntezy peptydoglika- Wykazano, ¿e do stabilizacji bia³ka FtsL niezbêdna nu w dziel¹cej siê komórce [55, 56, 87]. Posiada 50-cio jest obecnoœæ FtsB. Taka wspó³zale¿noœæ oraz fakt, ¿e aminokwasowy odcinek N-terminalny zakotwiczony oba bia³ka zawieraj¹ potencjalne kieszenie leucynowe w b³onie cytoplazmatycznej, 200 aminokwasow¹ do- a ponadto obserwowana destabilizacja bia³ka FtsL menê o nie znanej dot¹d funkcji oraz C-termianlny w przypadku nieobecnoœci lub znacznie obni¿onego odcinek zbudowany z ok. 300 reszt aminokwasowych poziomu FtsB sugeruje, ¿e bia³ka te mog¹ tworzyæ he- posiadaj¹cy sekwencjê charakterystyczn¹ dla rodziny terodimery lub oligomery. Wykazano ponadto, ¿e do bia³ek wi¹¿¹cych penicylinê, który odpowiada za ak- trwa³ej interakcji FtsL i FtsB niezbêdna jest obecnoœæ tywnoœæ biologiczn¹ tego bia³ka [55, 56, 87]. bia³ka FtsQ [9]. Wymienione trzy bia³ka prawdopo- Zidentyfikowane w komórkach E. coli i Haemo- dobnie tworz¹ kompleks w warunkach in vivo a ich philus influenzae bia³ko FtsN jest prawdopodobnie interakcja ma miejsce przed przemieszczeniem siê bia- zaanga¿owane w hydrolizê sk³adników œciany komór- ³ek do czêœci centralnej komórki [9]. Migracja bia³ek kowej co umo¿liwia powstanie przewê¿enia miêdzy FtsL:FtsB do miejsca ich dzia³ania mo¿e mieæ miejsce powstaj¹cymi komórkami potomnymi w trakcie po- tylko po utworzeniu kompleksu. Na razie nie jest znana dzia³u. Niedobór w komórce FtsN skutkuje zaburze- dok³adna rola jak¹ pe³ni¹ bia³ka FtsL i FtsB w procesie niami w przebiegu procesu podzia³u komórki, a jego podzia³u komórki. Funkcjonalny homolog bia³ka FtsL nadprodukcja znosi efekty mutacji w genach ftsA, ftsQ, zidentyfikowano tak¿e w komórkach B. subtilis, które ftsI i ftsK [55]. ponadto posiadaj¹ ortolog genu ftsL – divIC, którego Bia³ko – AmiC uczestnicz¹ce w koñcowym etapie produkt bia³kowy jest tak¿e zaanga¿owany w proces procesu podzia³u komórkowego jest periplazmatycz- podzia³u komórkowego [9, 23, 55]. Wymienione dwa n¹ amidaz¹, która hydrolizuje wi¹zania krzy¿owe i po- bia³ka mog¹ tworzyæ heterodimer lub oligomer. Brak zwala na rozdzielenie komórek potomnych [55]. funkcjonalnego bia³ka FtsL w komórkach B. subtilis W ostatnich latach w komórkach B. subtilis ziden- powoduje destabilizacje struktury DivIE [23, 55]. tyfikowano kolejne bia³ko zaanga¿owane w proces Bia³ko membranowe – FtsW jest niezbêdne dla podzia³u komórkowego. Bia³ko to o konserwatywnej prawid³owego przebiegu procesu podzia³u komórki, w obrêbie bakterii Gram-dodatnich sekwencji amino- jego obecnoœæ stwierdzono u wszystkich gatunków kwasowej nazwano SepF (septum development). Ko- bakterii posiadaj¹cych œcianê komórkow¹ [43, 55]. mórki nie posiadaj¹ce funkcjonalnego bia³ka SepF Nale¿y do bia³ek rodziny SEDS (Shape, Elongation, zdolne s¹ do prze¿ycia ale wykazuj¹ defekt podzia³u Division, Sporulation). N- i C-koñcowa domena FtsW komórkowego [93]. Przegroda miêdzykomórkowa zakotwiczona jest w b³onie cytoplazmatycznej, ponad- w takich komórkach tworzona jest wolno i wykazuje to bia³ko to posiada 10 segmentów transmembrano- odmienn¹ morfologiê. Badania z wykorzystaniem dro¿- BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 13 d¿owego systemu dwuhybrydowego udowodni³y, ¿e genów mra. W komórkach E. coli geny ftsZ i envA SepF oddzia³uje z bia³kiem FtsZ, a mikroskopia fluo- (produkt bia³kowy genu envA uczestniczy w syntezie rescencyjna wykorzystuj¹ca bia³ko fuzyjne SepF:GFP lipidów) le¿¹ na 3’ koñcu regionu dcw [83]. pozwoli³a ustaliæ lokalizacjê SepF w centralnej czêœci komórki w miejscu podzia³u. Po³¹czenie mutacji w ge- nie sepF oraz ezrA mia³o dla komórki efekt letalny, 5. Proces podzia³u komórkowego mutacje pojedyncze dotycz¹ce tylko genu sepF – efekt drobnoustrojów z rodzaju Mycobacterium w postaci zaburzenia podzia³u komórki widoczny by³ na póŸniejszym etapie. Funkcja tego bia³ka w pro- O podzia³ach komórkowych pr¹tków nale¿¹cych cesie podzia³u komórkowego nie zosta³a jeszcze wy- do rodzaju Mycobacterium wiadomo bardzo niewiele. jaœniona [93]. Na podstawie homologii sekwencji nukleotydowej Bacillus subtilis nale¿y do drobnoustrojów, które z genami E. coli stwierdzono w genomie pr¹tków wytwarzaj¹ endospory w niekorzystnych warunkach obecnoœæ genów koduj¹cych bia³ka potencjalnie zaan- œrodowiskowych. Spory s¹ bardzo odporne na uszko- ga¿owane w proces podzia³u komórkowego – FtsZ, dzenia fizyczne, chemiczne, mog¹ prze¿ywaæ wiele lat FtsQ, FtsK, FtsW, FtsE, FtsX, FtsI [55, 83]. Brak jest nawet w niekorzystnych warunkach [23, 55]. W ko- natomiast homologów genów ftsA, zipA, ftsN [55, 83]. mórkach wegetatywnych B. subtilis przegroda miê- Nie wiadomo czy bia³ka te przy³¹czaj¹ siê do przegro- dzykomórkowa tworzy siê w centralnej czêœci komór- dy miêdzykomórkowej w podobnej kolejnoœci jak ma ki, ale podczas procesu sporulacji ca³a maszyneria to miejsce w komórkach E. coli oraz czy do prawid³o- bia³kowa jest przenoszona do jednego z biegunów wego przebiegu procesu podzia³u komórki Mycobac- komórki czego wynikiem jest asymetryczny podzia³ terium nie s¹ wymagane dodatkowe inne bia³ka. komórki [23, 83]. W przejœciu komórki B. subtilis ze Eksperymentalnie wykazano w komórkach pr¹tków wzrostu wegetatywnego na proces wytwarzania spor obecnoœæ bia³ka FtsZ [1, 12, 18, 65]. Stwierdzono, istotna rolê odgrywa bia³ko Spo0A [45, 55, 83]. Bia³- ¿e gen ftsZ koduje funkcjonalne bia³ko uczestnicz¹c ko to ulega fosforylacji przez kinazy bia³kowe w od- w procesie podzia³u komórkowego, a jego iloœæ w ko- powiedzi na zewn¹trzkomórkowe sygna³y wskazuj¹- mórce jest skorelowana z faz¹ wzrostu hodowli (naj- ce na niekorzystne warunki œrodowiskowe np. brak wy¿szy poziom bia³ka jest obserwowany w komórkach sk³adników od¿ywczych. W procesie podzia³u komór- w fazie logarytmicznego wzrostu) [1, 12, 18]. kowego B. subtilis oprócz bia³ka FtsZ bierze udzia³ Ponadto wykazano, ¿e bia³ko FtsZ jest niezbêdne 5 innych bia³ek: FtsA, DivIB, FtsL, DivIC, PBP2B do wzrostu komórek M. smegmatis, mutanty pozba- [23, 45, 55, 83]. Ponadto wa¿n¹ rolê odgrywaj¹ bia³ka wione funkcjonalnego bia³ka FtsZ nie rosn¹ nawet na specyficzne dla procesu sporulacji – SpoIIA, SpoIIE, bogatym pod³o¿u, nadprodukcja bia³ka skutkuje zabu- SpoIIGA, SpoIVB oraz SpoIVF, [23, 55, 83]. Prawi- rzeniami w procesie podzia³u komórkowego, powsta- d³owy rozdzia³ chromosomów zarówno podczas wzro- waniem d³ugich filamentów komórkowych i ostatecz- stu jak i sporulacji jest zale¿ny od produktu genu nie liz¹ komórek bakteryjnych [18]. Funkcjonalne spo0J. Bia³ko to tworzy skupiska umiejscowione na bia³ko FtsZ jest równie¿ obecne w komórkach pr¹t- biegunach komórki i prawdopodobnie uczestniczy ków gruŸlicy M. tuberculosis i jest niezbêdne dla pra- w prawid³owej organizacji regionu oriC [45]. Do pra- wid³owego przebiegu procesu podzia³u pr¹tków [12, wid³owego przebiegu procesu rozdzia³u chromoso- 18, 65]. Ponadto zaobserwowano, ¿e w komórkach mów niezbêdna jest aktywnoœæ bia³ka SMC, które M. smegmatis pozbawionych aktywnego bia³ka FtsZ, uczestniczy w tworzeniu prawid³owej struktury chro- wprowadzenie funkcjonalnej kopii genu ftsZ M. tuber- mosomów po zakoñczeniu replikacji. Mutacje w genie culosis powoduje, ¿e bia³ko MtFtsZ „zastêpuje” brak smc s¹ przyczyn¹ powstawania nukleoidów niepra- bia³ka M. smegmatis [19]. Obecnoœæ heterologicznego wid³owo upakowanych, oraz hamuj¹ proces groma- bia³ka w komórkach M. smegmatis inicjuje formowa- dzenia siê bia³ka Spo0J na biegunach komórki [45]. nie pierœcienia Z i katalizuje proces podzia³u komórki. W komórkach E. coli podobny efekt obserwowany jest Chauhan i wsp. badali przebieg procesu podzia³u w przypadku mutacji w genie mukB [45, 55, 83]. w komórkach pr¹tków gruŸlicy M. tuberculosis i wy- Wiele z genów koduj¹cych bia³ka uczestnicz¹ce kazali, ¿e zwi¹zek o nazwie SRI-3072 jest inhibitorem procesie podzia³u komórkowego (ftsI, ftsW, ftsA, ftsQ, gromadzenia siê bia³ka FtsZ oraz powoduje zaburze- ftsZ) jest po³o¿onych w s¹siedztwie genów, których nia struktury pierœcienia Z [12]. W rosn¹cej hodowli produkty bia³kowe uczestnicz¹ w syntezie peptydogli- M. tuberculosis powstawanie pierœcienia Z widoczne kanu œciany komórkowej w obrêbie regionu dcw (dcw by³o tylko w ok. 11% komórek. Wydaje siê, ¿e niska cluster) o d³ugoœci ok. 19,7 kpz [17]. Region ten obej- czêstoœæ powstawanie pierœcienia Z w komórkach muje ³¹cznie 16 genów. S¹ w nim ponadto geny mur pr¹tków gruŸlicy mo¿e odzwierciedlaæ ich powolny (synteza mureny), ddl (ligaza alaninowa) oraz rodzina wzrost [12]. 14 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK

Ponadto stwierdzono, ¿e bia³ko FtsZ obecne w ko- G103S) oraz w regionie odpowiedzialnym za hydrolizê mórkach pr¹tków gruŸlicy (M. tuberculosis) charakte- GTP (FtsZ D210G) a nastêpnie analizowali oba bia³ka ryzuje siê bardzo d³ugim czasem polimeryzacji wyno- w warunkach in vitro i in vivo [65]. Pomiar wi¹zania sz¹cym ok. 10 min. oraz wolniej przebiegaj¹cym GTP przez oczyszczone zrekombinowane bia³ka wy- procesem hydrolizy GTP [89]. Podczas gdy polimer kaza³, ¿e bia³ko MtFtsZ G103S nie jest zdolne do wi¹- FtsZ E. coli w warunkach in vitro osi¹ga prawid³ow¹ zania GTP, podczas gdy bia³ko MtFtsZD210G wi¹¿e budowê ju¿ po 30 sek. po dodaniu GTP, czas potrzeb- GTP z tak¹ sam¹ wydajnoœci¹ jak bia³ko FtsZ „nie- ny do budowy polimeru MtFtsZ wynosi ok. 10 min. zmutowane” [65]. Konsekwencj¹ zwi¹zania przez FtsZ Szybkoœæ depolimeryzacji obu bia³ek jest równie¿ GTP jest jego hydroliza, gromadzenie siê bia³ka FtsZ inna, depolimeryzacja MtFtsZ zachodzi znaczne wol- i ostatecznie jego polimeryzcja. Wykazano ponadto, ¿e niej (proces ten trwa ok. 1 godz.). Minimalne stê¿enie bia³ko MtFtsZ G103S nie posiada GTP zale¿nej zdol- bia³ka MtFtsZ, niezbêdne do prawid³owego przebiegu noœci polimeryzacji natomiast bia³ko MtFtsZD210G procesu polimeryzacji wynosi 3mM. Polimeryzacja polimeryzuje wolniej ni¿ bia³ko „niezmutowane” [65]. wymaga obecnoœci jonów Mg2+ oraz GTP [65, 89]. Uzyskane przez R a j agopalan i wsp. wyniki wska- Mutant ftsZ84 E. coli posiadaj¹cy zredukowan¹ ak- zuj¹, ¿e mutacja w genie koduj¹cym bia³ko MtFtsZ, tywnoœæ GTP-azy (1/10 aktywnoœci bia³ka dzikiego) której wynikiem jest zamiana glicyny w serynê w po- wykazywa³ 9 razy wolniejsz¹ polimeryzacjê w warun- zycji 103 ca³kowicie znosi zdolnoœæ wi¹zania GTP kach in vivo co potwierdza, ¿e dynamika tworzenia przez zmutowane bia³ko a w konsekwencji hamuje pierœcienia Z jest determinowana g³ównie zdolnoœci¹ proces polimeryzacji tego bia³ka [65]. Bia³ko MtFtsZ, hydrolizy GTP [74, 89]. produkt genu zawieraj¹cego punktow¹ mutacjê, której Pomimo znacz¹cych ró¿nic w przebiegu procesu wynikiem jest zamiana w bia³ku kwasu asparagino- polimeryzacji bia³ko FtsZ M. tuberculosis (MtFtsZ) wego na glicynê w pozycji 210 (FtsZ D210G), wi¹- wykazuje du¿e podobieñstwo sekwencji aminokwaso- ¿e GTP wykazuj¹c wysokie powinowactwo do tego wej do bia³ka FtsZ E. coli (EcFtsZ) [74,89]. Podobieñ- zwi¹zku. Jednoczeœnie obserwuje siê znacznie obni- stwo to dotyczy g³ównie N-koñcowej czêœci bia³ka ¿on¹ zdolnoœæ MtFtsZ do hydrolizy GTP, co sugeruje, FtsZ, oraz czêœci zaanga¿owanej w oddzia³ywanie ¿e obecnoœæ kwasu asparaginowego mo¿e mieæ klu- FtsZ:FtsZ w obrêbie której sekwencja aminokwasowa czowe znaczenie dla prawid³owego przebiegu procesu obu omawianych bia³ek jest prawie identyczna [74, hydrolizy GTP [65]. 89]. Du¿e ró¿nice w sekwencji aminokwasowej obser- Pr¹tki gruŸlicy nale¿¹ do patogenów wewn¹trzko- wowane s¹ natomiast w domenie C-koñcowej bia³ka mórkowych, zdolnych do wzrostu i podzia³ów w ko- MtFtsZ w porównaniu do EcFtsZ. Odcinek C-koñ- mórkach makrofagów. Analizuj¹c wzrost pr¹tków w cowy bia³ka FtsZ zaanga¿owany jest w proces poli- makrofagach zaobserwowano, ¿e komórki M. tubercu- meryzacji i reakcjê hydrolizy GTP [84, 89]. A nand losis maj¹ kszta³t d³ugich filamentów i tylko nieliczne i wsp. zastosowali w badaniach bia³ko MtFtsZ z dele- z nich posiadaj¹ zlokalizowany centralnie pierœcieñ Z cj¹ 169 aa od strony C-koñca (MtFtsZ – C169) i mie- [12]. Zdecydowana wiêkszoœæ komórek pr¹tków po- rzyli czas jaki jest potrzebny do polimeryzacji tego siada³a w centralnej czêœci przypominaj¹c¹ spiralê bia³ka oraz dzikiego bia³ka MtFtsZ [1]. Badali struk- strukturê zbudowan¹ z bia³ka FtsZ. Poziom komórko- turê powstaj¹cego w warunkach in vitro polimeru po wego FtsZ zarówno w hodowli jak i w komórkach M. 3 sek., 1 min., 2 min., 4 min. oraz 10 min. po dodaniu tuberculosis obecnych w makrofagach jest porówny- GTP. Bia³ko typu dzikiego (MtFtsZ) polimeryzowa³o walny [12]. Fakt ten oraz stwierdzony brak obecnoœci dopiero po up³ywie 10 min. po dodaniu GTP, podczas FtsZ w komórkach ssaków spowodowa³, ¿e bia³ko to gdy MtFtsZ – DC169 tworzy³o stabilne polimery ju¿ jest rozpatrywane jako potencjalne miejsce dzia³ania po 30 sek. po dodaniu GTP. Struktury utworzone przez nowych leków przeciwgruŸliczych [12, 55, 69]. W lite- zmutowane bia³ko MtFtsZ – DC169 by³y stabilne, raturze pojawiaj¹ siê doniesienia dotycz¹ce wykorzy- widoczne po 10 min. inkubacji, ale powsta³y polimer stania ró¿nego rodzaju inhibitorów „zjawiska groma- by³ ok. 1,5 razy cieñszy, ni¿ polimer utworzony przez dzenia siê i polimeryzacji bia³ka FtsZ” w komórkach niezmutowane bia³ko MtFtsZ [1]. Uzyskane przez pr¹tków gruŸlicy. Reynolds i wsp. do badañ wy- Ananda i wsp. wyniki dowodz¹, ¿e równie¿ w przy- brali grupê zwi¹zków które s¹ inhibitorami polime- padku bia³ka MtFtsZ w procesie polimeryzacji uczest- ryzacji ludzkiej tubuliny (2-alkoksykarbonyloamino- niczy domena C-koñcowa bia³ka, a za znacznie wol- pirydyna) oraz dodatkowo zsyntetyzowali w oparciu niejsz¹ polimeryzacjê mykobakteryjnego bia³ka FtsZ o podobieñstwo struktury leków przeciwmalarycznych odpowiedzialne s¹ aminokwasy buduj¹ce tê domenê z inhibitorami tubuliny zwi¹zki bêd¹ce potencjalnymi [1]. W oparciu o opisane wyniki R a j agopalan inhibitorami polimeryzacji FtsZ [69]. Zwi¹zkami, które i wsp. skonstruowali bia³ko MtFtsZ z mutacjami selektywnie hamowa³y polimeryzacjê MtFtsZ by³y: w regionie odpowiedzialnym za wi¹zanie GTP (FtsZ 2-karbamoil-pterydyna oraz 3-deazo-pterydyna [69]. BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 15

Rys. 4. Sekwencja aminokwasowi bia³ek FtsZ i FtsW M. tuberculosis. Zaznaczono aminokwasy odpowiedzialne za wzajemne oddzia³ywanie tych bia³ek

Zwi¹zki nale¿¹ce do grupy 2-alkoksycarbonyla- 16, 66]. Co ciekawe wzajemne oddzia³ywanie bia³ek aminopirydyn by³y tak¿e obiektem badañ W h i t e FtsZ i FtsW prawdopodobnie ma miejsce tylko w ko- i wsp. Opisali oni dwa zwi¹zki (SRI-3072 i SRI-7614), mórkach pr¹tków wolnorosn¹cych. Obserwuje siê sto- których dzia³anie polega³o na hamowaniu polimery- sunkowo niski poziom homologii sekwencji aa pomiê- zacji bia³ka MtFtsZ [87]. Ponadto zwi¹zek SRI-3072 dzy bia³kami FtsW (76%) obecnymi w komórkach wp³ywa³ na zahamowanie wzrostu i obni¿enie liczby M. tuberculosis i M. smegmatis oraz brak hydrofilo- pr¹tków gruŸlicy w makrofagach szpiku kostnego i co wego regionu bogatego w reszty argininy w bia³ku wa¿ne dzia³a³ specyficznie na hamowanie polimeryza- FtsW M. smegmatis, regionu który w bia³ku M. tuber- cji bia³ka FtsZ nie dzia³aj¹c na polimeryzacjê tubuliny. culosis odpowiada za oddzia³ywanie z FtsZ. Obecne Gromadzenie bia³ka MtFtsZ jest równie¿ hamowane w komórkach E. coli bia³ko FtsW nie zawiera regionu przez kolchicynê oraz SRI 7814 (ethyl-6-amino-2-3-di- bogatego w argininy i byæ mo¿e to jest powodem braku hydro-4-phenyl-1-H-pyrido[4,3b] [1,4]diazepin-8-ylcar- wzajemnego oddzia³ywania FtsZ:FtsW [16]. bonate). Zwi¹zki te wykazuj¹ tak¿e hamuj¹ce dzia³anie Stwierdzono tak¿e, ¿e nadprodukcja bia³ka FtsQ w stosunku do eukariotycznej tubuliny [88]. kodowanego przez gen ftsQ w komórkach M. smeg- W komórkach Mycobacterium wykazano bezpo- matis prowadzi do zahamowania podzia³ów komórko- œrednie oddzia³ywanie pomiêdzy bia³kiem FtsZ i bia³- wych i filamentacji komórek, ale efekt ten nie jest tak kiem FtsW, czego nie obserwujemy w komórkach silny jak w przypadku nadprodukcji FtsZ [19]. Uzy- E. coli [16, 66]. Do interakcji dochodzi miêdzy dome- skane dane wskazuj¹ na udzia³ bia³ka FtsQ w tworze- nami C-terminalnymi obu bia³ek, a dok³adnie miêdzy niu przegrody komórkowej i oddzia³ywanie z innymi resztami asparaginy w pozycjach 367–370 w przy- bia³kami tego procesu. padku bia³ka FtsZ i dodatnio na³adowanymi resztami Jednym z najwa¿niejszych dowodów potwierdza- argininy 428–524 bia³ka FtsW (Rys. 4) [16]. Mutacje j¹cych udzia³ okreœlonego bia³ka w procesie podzia³u w genie ftsZ, prowadz¹ce do powstania bia³ka zawiera- komórkowego jest zaobserwowanie lokalizacji przez j¹cego w regionie 367–370 w miejscu trzech reszt aspa- to bia³ko przegrody komórkowej [18, 19]. Lokalizacjê raginy trzy reszty alaniny, ca³kowicie znosi³y zdolnoœæ tak¹ zaobserwowano w komórkach M. smegmatis za- do wzajemnego oddzia³ywania FtsZ:FtsW. Wykorzy- wieraj¹cych sklonowany w wektorze plazmidowym stuj¹c dro¿d¿ow¹ metodê dwuhybrydow¹ wykazano, gen ftsZ w fuzji z genem koduj¹cym bia³ko znaczni- ¿e zmiany w sekwencji aminokwasowej w C-koñco- kowe GFP (Green Fluorescent Protein). Podobne wy- wej czêœci bia³ka MtFtsZ polegaj¹ce na usuniêciu niki uzyskano tak¿e dla bia³ka fuzyjnego FtsQ:GFP, 56 aa powoduj¹ zahamowanie wzajemnego oddzia³y- co stanowi bezpoœredni dowód na udzia³ tego bia³- wania FtsZ:FtsW [16]. To wzajemne oddzia³ywanie ka w procesie podzia³u komórkowego (D z i adek bia³ek s³u¿y byæ mo¿e zakotwiczeniu pierœcienia Z do i Rajagopalan – dane nieopublikowane). b³ony cytoplazmatycznej przy braku obecnoœci w ko- Ponadto ostatnio wykazano obecnoœæ w genomie mórkach Mycobacterium FtsA i ZipA oraz ³¹czy pro- M. tuberculosis genów ftsX i ftsE koduj¹cych funk- ces formowania septy z syntez¹ peptydoglikanu [55, cjonalne bia³ka FtsX (MtFtsX) i FtsE (MtFtsE) [59]. 16 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK

Bia³ko MtFtsE w warunkach in vitro wykazuje zdol- ziomu ekspresji genów zaanga¿owanych w proces po- noœæ wi¹zania ATP, a obecnoœæ lizyny (K42) zlokali- dzia³u komórkowego [102]. Wydaje siê wobec tego, zowanej w obrêbie regionu Walker A jest niezbêdna ¿e ekspresja genów koduj¹cych bia³ka uczestnicz¹ce w tym procesie. Bia³ko MtFtsE mo¿e ponadto czêœcio- w podziale komórki jest stabilna tak¿e w fazie laten- wo zast¹piæ niefunkcjonalne bia³ko FtsE w komórkach cji, co wskazuje na zdolnoœæ pr¹tków do podzia³u rów- E. coli. Znacznie lepsze rezultaty uzyskano kiedy do nie¿ w zmianach ziarniniakowatych [102]. Poznanie komórek E. coli pozbawionych funkcjonalnego bia³ka przebiegu procesu podzia³u komórkowego mo¿e mieæ FtsE wprowadzono funkcjonalne mykobakteryjne tak¿e istotne znaczenie w powi¹zaniu z ostatnimi do- bia³ka MtFtsE i MtFtsX co wskazuje, ¿e bia³ka te naj- niesieniami o zdolnoœci pr¹tków gruŸlicy do tworze- prawdopodobniej œciœle wspó³pracuj¹ ze sob¹, a wspó³- nia biofilmu [62]. Biofilmy mog¹ odgrywaæ kluczow¹ praca ta jest niezbêdna do prawid³owego ich funk- rolê w osiedlaniu siê bakterii i ochronie przed lekami cjonowania. Struktura pierwszorzêdowa MtFtsE jest oraz mechanizmami odpornoœci gospodarza. Prawdo- w 50% identyczna z sekwencj¹ aminokwasow¹ FtsE podobnie pr¹tki gruŸlicy M. tuberculosis wytwarzaj¹ E. coli (EcFtsE) [59]. biofilm w organizmie podczas infekcji, a zrozumienie Badania potencjalnych genów regulatorowych do- i poznanie mechanizmu tworzenia biofilmu, mo¿e prowadzi³y do zidentyfikowania w genomie M. smeg- otworzyæ nowe mo¿liwoœci walki z gruŸlic¹ i infek- matis genu whmD, który koduje homolog bia³ka WhiB cjami spowodowanymi przez inne mykobakterie. Streptomyces coelicolor niezbêdnego w procesie spo- O h i j a i wsp. odkryli, ¿e bia³ko zaliczane do bia³ek rulacji [29]. Mutanty S. coelicolor w genie whiB wy- chaperonowych GroEL1 nadzoruje produkcjê kwasów kazywa³y zaburzenia w procesie gromadzenia bia³ka mykolowych, które s¹ niezbêdne w procesie dojrze- FtsZ w miejscu podzia³u komórki i formowania pier- wania biofilmu [62]. Zaka¿enie komórek bakterio- œcienia Z. G o m e z i B i s h a i wykazali, ¿e bia³ko fagiem Bxb1, którego DNA integruje siê z DNA WhmD jest niezbêdne do ¿ycia komórek M. smegma- gospodarza wbudowuj¹c siê w œrodek genu groEL1 tis. Komórki z obni¿onym poziomem ekspresji genu powoduje zaburzenie struktury powstaj¹cego bia³ka whmD wykazywa³y nieodwracaln¹ filamentacjê, roz- i jego inaktywacjê [62]. Bakterie bez funkcjonalnego ga³êziony wzrost z ograniczonymi zdolnoœciami bu- bia³ka GroEL1 wytwarza³y mniej kwasów t³uszczo- dowania przegrody miêdzykomórkowej i zmiany w jej wych oraz nie zachodzi³a w nich synteza kwasów my- lokalizacji [29]. Nadprodukcja tego bia³ka powodowa- kolowych, niezbêdnych do wytwarzania biofilmu. ³a spowolniony wzrost hodowli M. smegmatis i two- Istotnym uzupe³nieniem tej wiedzy wydaje siê byæ rzenie wielu przegród miêdzykomórkowych. Mutanty dok³adne poznanie i przeœledzenie przebiegu procesu zarówno charakteryzuj¹ce siê obni¿onym jak i pod- podzia³u komórkowego pr¹tków, co ma szczególne wy¿szonym poziomem ekspresji genu koduj¹cego znaczenie w poszukiwaniach nowych leków przeciw- WhmD nie wykazywa³y zmian w procesie syntezy gruŸliczych. Liczne badania prowadzone w tym kie- kwasów nukleinowych oraz poziomie bia³ka FtsZ. Ob- runku skierowane tak¿e s¹ na analizê enzymów zaan- serwowane zmiany fenotypowe komórek – mutantów ga¿owanych w proces biosyntezy poszczególnych whmD (komórki o wyd³u¿onym kszta³cie) wskazuj¹ sk³adników œciany komórkowej gdy¿ zahamowanie na rolê bia³ka WhmD w procesie formowania prze- tego procesu prowadzi do zwiêkszenia przepuszczal- grody miêdzykomórkowej i procesie podzia³u komór- noœci os³on komórkowych dla leków oraz œmierci kowego [29]. Dok³adna rola tego bia³ka w procesie komórki [62]. podzia³u komórek nie zosta³a wyjaœniona. Pr¹tki posiadaj¹ zdolnoœæ do d³ugotrwa³ego prze- ¿ywania wewn¹trz komórek gospodarza bez wywo- Piœmiennictwo ³ywania procesu chorobowego [101, 102]. Bakterie zamkniête s¹ w zmianach ziarniniakowatych (granu- 1. Anand S.P., Rajesvari H., Gupta P., Srinivasan R., Indii S., loma), w których prawdopodobnie panuj¹ warunki Ajitkumar P.: A C-terminal deletion mutant of Mycobacte- beztlenowe, a adaptacja do tych warunków jest wa¿- rium tuberculosis FtsZ shows fast polymerization in vitro. Microbiology, 150, 1119–1121 (2002) nym etapem procesu zaka¿enia pr¹tkami gruŸlicy 2. Anderson D., Gueiros-Filho F.J., Erickson H.P.: Assembly [101, 102]. Obecnie nie jest jednoznacznie wyjaœnio- dynamics of FtsZ rings in Bacillus subtilis and Escherichia ny mechanizm prze¿ywania pr¹tków w fazie latencji. coli and effects of FtsZ-regulating proteins. J. Bacteriol. 186, Brak przyrostu liczby bakterii w tych warunkach mo¿e 5775–5781 (2004) byæ spowodowany miêdzy innymi zahamowaniem 3. Anilkumar G., Srinivasan R., Prasad S., and Ajitkumar P.: procesów podzia³u komórkowego. Analiza ca³kowite- Bacterial cell division protein FtsZ is a specific substrate for the AAA family protease FtsH. Microbiology, 147, 516–517 go poziomu ekspresji genów w komórkach mykobak- (2001) terii w zmianach ziarniniakowatych i w makrofagach 4. Anilkumar G., Srinivasan R., Ajitkumar P.: Genomic organi- (warunki in vivo) nie wykaza³a istotnego obni¿enia po- zation and in vivo characterization of proteolytic activity of BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 17

FtsH of Mycobacterium smegmatis SN2. Microbiology, 150, 24. Esue O., Tseng Y., Wirtz D.: The rapid onset of elasticity 2629–2639 (2004) during the assembly of the bacterial cell-division protein 5. Bernhardt T.G., de Boer P.A.: SlmA, a nucleoid-associated, FtsZ. Biochem. Biophys. Res. Comm. 333, 508–516 (2005) FtsZ-binding protein required for blocking septal ring assem- 25. Fadda D., Pischedda C., Caldara F., Whalen M.B., Ander- bly over chromosomes in E. coli. Moll. Cel. 18, 555–564 luzzi D., Domenici E., Massidda O.: Characterization of (2005) divIVA and other genes located in the chromosomal region 6. Bi E., Lutkenhaus J.: Cell division inhibitors SulA and downstream of the dcw cluster in Streptococcus pneumoniae. MinCD prevent formation of the FtsZ ring. J. Bacteriol. 175, J. Bacteriol. 185, 6209–6214 (2003) 1118–1125 (1993) 26. Figge R.M., Gober J.W.: Cell shape, division and develop- 7. Bignell C., Thomas C.M.: The bacterial ParA-ParB partitio- ment: the 2002 American Society for Microbiology (ASM) ning proteins. J. Biotechnol. 91, 1–34 (2001) conference on prokaryotic development. Mol. Microbiol. 47, 8. Buddelmeijer N., Judson N., Boyd D., Mekalanos J.J., 1475–1483 (2003) Beckwith J.: YgbQ, a cell division protein in Escherichia coli 27. Gitai Z., Thanbichler M., Shapiro L.: The choreographed and Vibrio cholerae, localizes in codependent fashion with dynamics of bacterial chromosomes. Trends Microbiol. 13, FtsL to the division site. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 221–228 (2005) 6316–6321 (2002) 28. Glass J.I et al. The complete sequences of the mucosal patho- 9. Buddelmeijer N., Beckwith J.: A complex of the Escheri- gen Ureaplasma urealyticum. Nature, 407, 757–762 (2000) chia coli cell division proteins FtsL, FtsB, FtsQ forms inde- 29. Gomez J.E., Bishai W.R.: whmD is an essential mycobacte- pendently of its localization to the septal ring. Mol. Micro- rial gene required for proper septation and cell division. biol. 52, 1315–1327 (2004) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 8554–8559 (2000) 10. Boehring N., Gonzales M.D., and Beckwith J.: Premature 30. Gonzalez J.M., Jimenez M., Velez M., Mingorance J., targeting of cell division proteins to midcel reveals hierar- Andreu J.M., Vincente M., Rivas G.: Essential cell division chies of protein interactions involved in divisome assembly. protein FtsZ assembles into one monomer-thick ribbons Mol. Microbiol. 61, 33–45 (2006) under conditions resembling the crowded intracellular envi- 11. Brendler T., Sawitzke J., Sergueev K., Austin S.: A case for ronment. J. Biol. Chem. 278, 37664–37671 (2003) sliding seqA tracts at anchored replication forks during 31. Gueiros-Filho F.J., Losicki R.: A widely conserved bacterial Escherichia coli chromosome replication and segregation. cell division protein that promotes assembly of the tubulin EMBO J. 19, 6249–6258 (2000) like FtsZ. Genes Develop. 16, 2544–2556 (2002) 12. Chauhan A., Madiraju M.V., Fol M., Lofton H., Maloney E., 32. Haeusser D.P, Schwartz R.L., Smith A.M., Oates M.E., Reynolds R., Rajagopalan M.: Mycobacterium tuberculosis Levin P.A.: EzrA prevents aberrant cell division by modula- cell growing in macrofages are filamentous and deficient in ting assembly of the cytoskeletal protein FtsZ. Mol. Micro- FtsZ rings. J. Bacteriol. 188, 1856–1865 (2006) biol. 52, 801–814 (2004) 13. Chen Y., Erickson H.P.: Rapid in vitro assembly dynamics 33. Hale C.A., de Boer P.A.: ZipA is required for recruitment of and subunit turnover of FtsZ demonstrated by fluorescence FtsK, FtsQ, FtsL, and FtsN to the septal ring in Escherichia resonance energy transfer. J. Biol. Chem. 280, 22549–22554 coli. J. Bacteriol. 184, 2552–2556 (2002) (2005) 34. Hale C.A., de Boer P.A.: Direct binding of FtsZ to ZipA an 14. Chen J.C., Beckwith J.: FtsQ, FtsL, and FtsI require FtsK, essential component of the septal ring structure that media- but not FtsN, for co-localization with FtsZ during Esche- tes cell division in E. coli. Cell, 88, 175–185 (1997) richia coli cell division. Mol. Microbiol. 42, 395–413 35. Hale C., Rhee A. C., de Boer P.A.J.: Zip A-induced bundling (2001) of FtsZ polymers mediated by an interaction between C-ter- 15. Cordell S.C., Robinson E.J., Lowe J.: Crystal structure of the minal domains. J. Bacteriol. 182, 5153–5166 (2000) SOS cell division inhibitor SulA and in complex with FtsZ. 36. Haney S.A., Glasfeld E., Hale C., Keeney D., He Z., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, 7889–7894 (2003) de Boer P.: Genetic analysis of the Escherichia coli FtsZ: 16. Datta P., Dasgupta A., Bhakta S., Basu J.: Interaction between ZipA interaction in the yeast two hybrid system. J. Biol. Chem. FtsZ and FtsW of Mycobacterium tuberculosis. J. Biol. 276, 11980–11987 (2001) Chem. 277, 24983–24987 (2002) 37. Haney S., Mosyak L., Zhang Y., Glasfeld E., Stahl M., 17. Dewar S.J., Dorazi R.: Control of division gene expression Seehra J., Somers W.S.: The bacterial cell division protein in Escherichia coli. FEMS Microbiol. Lett. 187, 1–7 (2000) Zip A and its interaction with an FtsZ fragment revealed by 18. Dziadek J., Madiraju M., Rutherford S.A., Atkinson M.A.L., X-ray crystallography. EMBO J. 19, 3179–3191 (2000) Rajagopalan M.: Physiological consequences associated with 38. Hiraga S.: Dynamic localization of bacterial and plasmid overproduction of Mycobacterium tuberculosis FtsZ in myco- chromosomes. Annu. Rev. Genet. 34, 21–59 (2000) bacterial hosts. Microbiology, 148, 961–971 (2002) 39. Hiraga S., Ichinose C., Niki H., Yamazoe M.: Cell cycle- 19. Dziadek J., Rutherford S., Madiraju M.V., Atkinson M.A.L., dependent duplication and bidirectional migration of SeqA- Rajagopalan M.: Conditional expression of Mycobacterium associated DNA-protein complexes in E. coli. Mol. Cell, 1, smegmatis ftsZ, an essential cell division gene. Microbiology, 381–387 (1998) 149, 1593–1603 (2003) 40. Hu Z., Lutkenhaus J.: A conserved sequence at the C-ter- 20. Erickson H.P.: FtsZ, a tubulin homologue in prokaryote cell minus of MinD is required for binding to the membrane and division. Trends Cell Biol. 7, 362–367 (1997) targeting MinC to the septum. Mol. Microbiol. 47, 345–355 21. Errington J., Daniel A., Scheffers J.: Cytokinesis in bacteria: (2003) Microbiol. Mol. Biol. Rev. 67, 52–65 (2003) 41. Jenkins C., Samudrala R., Anderson I., Hedlund B.P., Petro- 22. Errington J.: Dynamic proteins and cytoskeleton in bacteria. ni G., Michailova N., Pinel N., Overbeek R., Rosati G., Nature-Cell Biol. 5, 175–178 (2003) Staley J.T.: Genes for the cytoskeletal protein tubulin in the 23. Errington J.: Regulation of endospore formation in Bacillus bacterial genus Prosthecobacter. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, subtilis. Nature-Rev. Microbiol. 1, 117–126 (2003) 99, 17049–17054 (2002) 18 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK

42. Lackner L.L., Raskin D.M., de Boer P.A.J.: ATP-dependent 61. Norris V., Woldringh C., Mileykovskaya E.: A hypothesis to interactions between Escherichia coli Min proteins and the explain division site selection in Escherichia coli by combi- phospholipid membrane in vitro. J. Bacteriol. 185, 735–749 ning nucleoid occlusion and Min. FEBS Letters, 561, 3–19 (2003) (2004) 43. Lara B., Ayala J.A.: Topological characterization of the 62. Ohija A., Anand M., Bhatt A., Kremer L., Jacobs WR. Jr., essential Escherichia coli cell division protein FtsW. FEMS Hatfull G.F.: GroEL1: a dedicated chaperone involved in Microbiol. Lett. 216, 23–32 (2002) mycolic acid biosynthesis during biofilm formation in myco- 44. Levin P., Kurster I.G., Grossman A.D.: Identification and bacteria. Cell, 123, 861–873 (2005) characterization of a negative regulator of FtsZ ring for- 63. Pinho M.G., Errington J.: Dispersed mode of Staphylococ- mation in Bacillus subtilis. Proc. Natl. Acad Sci. USA, 96, cus aureus cell wall synthesis in the absence of the division 9642–9647 (1999) machinery. Mol. Microbiol. 50, 871–881 (2003) 45. Lewis P.J., Errington J.: Direct evidence for active segrega- 64. Prozorov A.A.: The bacterial cell cycle: DNA replication, tion of oriC regions of the Bacillus subtilis chromosome and nucleoid segregation and cell division. Microbiology, 74, co-localization with Spo0J partitioning protein. Mol. Micro- 375–387 (2005) biol. 25, 945–954 (1997) 65. Rajagopalan M., Atkinson M. A., L., Lofton H., Chauhan A., 46. Lin D. C., Grossman A.D.: Identification and characteriza- Madiraju M.V.: Mutations in the GTP-binding and synergy tion of a bacterial chromosome-partitioning site. Cell, 92, loop domains of Mycobacterium tuberculosis FtsZ compro- 675–685 (1998) mise its function in vitro and in vivo. Biochem. Biophys. Res. 47. Liu G., Begg K., Geddes A., Donachie W.D.: Transcription Comm. 331, 1171–1177 (2005) of essential cell division genes is linked to chromosomeme 66. Rajagopalan M., Maloney E., Dziadek J., Pop³awska M., replication in Escherichia coli. Mol. Microbiol. 40, 909–916 Lofton H., Chauhan A., Madiraju M.: Genetic evidence that (2001) mycobacterial FtsZ and FtsW protein interact, and colocalize 48. Lutkenhaus J.: The regulation of bacterial cell division: a time to the division site in Mycobacterium smegmatis. FEMS and place for it. Curr. Opin. Microbiol. 1, 210–215 (1998) Microbiol. Lett. 250, 9–17 (2005) 49. Lutkenhaus J., Sundaramoorthy M.: MinD and role of the 67. Raskin D. M., de Boer P.A.: Rapid pole-to-pole oscillation deviant Walker A motif, dimerization and membrane binding of a protein required for directing division to the middle of in oscillation. Mol. Microbiol. 48, 295–303 (2003) Escherichia coli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 4971–4976 50. Low H., Moncrieffe M.C., Lowe J.: The crystal structure of (1999) ZapA and its Modulation of FtsZ polymerization. J. Mol. 68. Raychaudhuri D., Park J.: Escherichia coli cell-division gene Biol. 341, 839–852 (2004) ftsZ encodes a novel GTP-binding protein. Nature, 359, 51. Ma X., Sun Q., Wang R., Singh G., Jonitez E., Margolin W.: 251–254 (1992) Interactions between heterologous FtsA and FtsZ proteins at 69. Reynolds R.C., Srivastava S., RossL.J., Suling W.J., White the FtsZ ring. J. Bacteriol. 179, 6788–6797 (1997) E.L.: A new 2-carbamoyl pteridine that inhibits mycobac- 52. Ma L-Y., King G., Rothfield L.: Mapping the MinE Site Invol- terial FtsZ. Bioorg. Med. Chem. Lett. 14, 3161–3164 (2004) ved in Interaction with the MinD Division Site Selection Pro- 70. Rivas G., Lopez A., Mingorance J., Ferrandiz M.J., Zorilla S., tein of Escherichia coli. J. Bacteriol. 185, 4948–4955 (2003) Minton A.P., Vincente M., Andreu J.M.: Magnesium in- 53. Ma L., King G.L., Rothfield L.: Positioning of the MinE bin- duced linear self-association of the FtsZ bacterial cell divi- ding site on the MinD surface suggests a plausible mechanism sion protein monomer. J. Biol. Chem. 275, 11740–11749 for activation of the Escherichia coli MinD ATPase during (2000) division site selection. Mol. Microbiol. 54, 98–108 (2004) 71. Rothfield L.: New insights into the developmental history of 54. Margolin W.: Green fluorescent protein as a reporter for the bacterial cell division site. J. Bacteriol. 185, 1125–1127 macromolecular localization in bacterial cells. Methods, 20, (2003) 62–72 (2000) 72. Scheffers D.J., Driessen A.J.M.: The polymerization mecha- 55. Margolin W.: Themes and variations in prokaryotic cell di- nism of the bacterial cell division protein FtsZ. FEBS Lett. vision. FEMS Microbiol. Rev. 24, 531–548 (2000) 506, 6–10 (2001) 56. Mercer K.L., Weiss D.S.: The Escherichia coli cell division 73. Sontag C.A., Staley J.T. and Erickson H.P.: In vitro assembly protein FtsW is required to recruit its cognate transpeptidase, and GTP hydrolysis by bacterial tubulins BtubA and BtubB. FtsI (PBP3), to the division site. J. Bacteriol. 184, 904–912 J. Cell Biol. 169, 233–238 (2005) (2002) 74. Sticker J., Erickson H.P.: In vivo characterization of Esche- 57. Mingorance J., Rueda S., Gomez-Puertas P., Valencia A., richia coli ftsZ mutants: effect on Z-ring structure and func- Vincente M.: Escherichia coli FtsZ polymers contain mostly tion. J. Bacteriol. 185, 4796–4805 (2003) GTP and have a high nucleotide turnover. Mol. Microbiol. 75. Stokes N.R., Sievers J., Barker S., Bennett J.M., Brown D.R., 41, 83–91 (2001) Collins I., Errington V.M., FoulgerD., Hall M., Halsey R., 58. Mingorance J., Tadros M., Vincente M., Gonzalez J.M., Ri- Johnson H., Rose V., Thomaides H.B., Haydon D.J., vas G., Velez M.: Visualization of single Escherichia coli Czaplewski L.G., Errington J.: Novel inhibitors of bacterial Ftsz filament dynamics with atomic force microscopy. J. cytokinesis identyfied by a cell-based antibiotic screening Biol. Chem. 250, 20909–20914 (2005) assay. J. Biol. Chem. 280, 39709–39715 (2005) 59. Mir M., A., Rejeswari H.S., Veeraraghavan U., Ajitkumar P.: 76. Stokes K.D., Osteryoung K.W.: Early divergence of the Molecular characterization of ABC transporter type FtsE and FtsZ1 and FtsZ2 plastid division gene families in photosyn- FtsX proteins of Mycobacterium tuberculosis. Arch. Micro- thetic eukaryotes. Gene, 320, 97–108 (2003) biol. 185, 147–158 (2006) 77. Stricker J., Maddox S., Erickson H.P.: Rapid assembly dy- 60. Mohl D.A., Aster J.Jr., Gober J.W.: The chromosome parti- namics of the Escherichia coli FtsZ – ring demonstrated tioning protein, ParB, is required for cytokinesis in Caulo- by fluorescence recovery after photobleaching. Proc. Natl. bacter crescentus. Mol. Microbiol. 42, 741–755 (2001) Acad. Sci. USA, 99, 3171–3175 (2002) BIA£KA PODZIA£U KOMÓRKOWEGO BAKTERII – DRU¯YNA PIERŒCIENIA 19

78. Sun Q., Margolin W.: FtsZ dynamics during the division cycle 91. Wu L.J.: Structure and segregation of the bacterial nucleoid. of live Escherichia coli cells. J. Bacteriol. 180, 2050–2056 Curr. Opt. Gen. Dev. 14, 126–132 (2004) (1998) 92. Van den Ent F., Amos L., Lowe J.: Prokaryotic origin of the 79. Sun Q., Margolin W.: Influence of the nucleoid placement of actin cytoskeleton. Nature, 413, 39–44 (2001) FtsZ and MinE rings in Escherichia coli. J. Bacteriol. 183, 93. Vincente M., Rico A.I., Martinez-Arteaga R., Mingorance 1413–1422 (2001) J.: Septum enlightenment: assembly of bacterial division 80. Sun Q., Margolin W.: Effects of perturbing nucleoid structure proteins. J. Bacteriol. 188, 19–27 (2006) on nucleoid occlusion-mediated toporegulation of FtsZ ring 94. Yim L., Vandenbussche G., Mingorance J., Rueda S., Casa- assembly. J. Bacteriol. 186, 3951–3959 (2004) nova M., Ruysschaert J-M.. Vincente M.: Role of carboxy 81. Szeto J., Acharya S., Eng N.F. and Dillon J.A.: The N termi- terminus of Escherichia coli FtsA in self-interaction and nus of MinD contains determinants, which affect its dyna- cell division. J. Bacteriol. 182, 6366–6373 (2000) mic localization and enzymatic activity. J. Bacteriol. 186, 95. Yu X.C., Margolin W.: FtsZ ring clusters in min and parti- 7175–7185 (2004) tion mutants: role of both the Min system and the nucleoid 82. Taghbalout A., Ma L., and Rothfield L.: Role of MinD-mem- in regulation FtsZ ring localization. Mol. Microbiol. 32, brane association in Min protein interactions. J. Bacteriol. 315–326 (1999) 188, 2993–3001 (2006) 96. Yu X.C., Weihe E.K., Margolin W.: Role of the C-terminus 83. Trevors J.T.: Evolution of cell division in bacteria. Theory in of FtsK in Escherichia coli chromosome segregation. J. Bac- Biosciences, 123, 3–15 (2004) teriol. 180, 6424–6428 (1998) 84. Wang, X., Huang J., Mukherjee A., Cao C., Lutkenhaus J.: 97. Yu X.C., Margolin W.: Inhibition of assembly of bacterial Analysis of the interaction of FtsZ with itself, GTP, and FtsA. cell division protein FtsZ by the hydrophobic dye 5,5’-bis- J. Bacteriol. 179, 5551–5559 (1997) (8-anilino-1-naphthalenosulfonate), J. Biol. Chem. 273, 85. Weart R. B., Nakano S., Lane B.E., Zuber P., Levin P.A.: 10216–10222 (1998) The ClpX chaperone modulates assembly of the tubulin-like 98. Zhou H., Lutkenhaus J.: The switch I and II regions of protein FtsZ. Mol. Microbiol. 57, 238–249 (2005) MinD are required for binding and activating MinC. J. Bac- 86. Wêgrzyn A., Wróbel B., Wêgrzyn G.: Altered biological pro- teriol. 186, 1546–1555 (2004) perties of cell membranes in Escherichia coli dnaA and seqA 99. Zhou H., Lutkenhaus J.: Membrane binding by MinD invo- mutants. Mol. Gen. Genet. 261, 762–769 (1999) lves insertion of hydrophobic residues within the C-termi- 87. Wissel M.C., Weiss D.S.: Genetic analysis of the cell divi- nal amphipathic helix into the bilayer. J. Bacteriol. 185, sion protein FtsI (PBP3): amino acid substitution that impair 4326–4335 (2003) septal localization of FtsI and recruitment of FtsN. J. Bac- 100. Zhou H., Schulze R., Cox S., Saez C., Hu Z., Lutken- teriol. 186, 490–502 (2004) haus J.: Analysis of MinD Mutations Reveals Residues 88. White E.L., Suling W.J., Ross L.J., Seitz L.F., Reynolds J.: Required for MinE Stimulation of the MinD ATPase and 2-alkoksycarbonylaminopyridines: inhibitors of Mycobac- Residues Required for MinC interaction. J. Bacteriol. 187, terium tuberculosis FtsZ. J. Antimicrob. Chemother. 50, 620–638 (2005) 111–114 (2002) 101. Zhilan F. Castillo-Chavez C., Capurro A.: A model for tu- 89. White L., Ross L., Reynolds R., seitz L., Moore G.D., berculosis with exogenous reinfection. Theoret. Popul. Biol. Borhani D.: Slow polyrerization of Mycobacterium tubercu- 57, 236–247 (2000) losis FtsZ. J. Bacteriol. 182, 4028–4034 (2000) 102. Zhort T.: Molecular mechanism regulating persistent Myco- 90. Woldringh, C. L., E. Mulder, P. G. Huls, and Vischer N.: bacterium tuberculosis infection. Microb. Infect. 5, 159–167 Toporegulation of bacterial division according to the nucleoid (2003) occlusion model. Res. Microbiol. 142, 309–320 (1991) 20 MARTA POP£AWSKA, JAROS£AW DZIADEK POST. MIKROBIOL., ZASTOSOWANIE I ZNACZENIE ANALIZY SEKWENCJI 2007, 46, 1, 21–27 http://www.pm.microbiology.pl GENU gyrB W BADANIACH BAKTERII CHOROBOTWÓRCZYCH DLA ROŒLIN

Monika Sulikowska, Joanna Pu³awska, Piotr Sobiczewski

Laboratorium Bakteriologii, Instytut Sadownictwa i Kwiaciarstwa, ul. Pomologiczna 18, 96-100 Skierniewice, e-mail: [email protected]

Wp³ynê³o w sierpniu 2006 r.

1. Wstêp. 2. Aktualne badania genu gyrB u bakterii. 3. Wykorzystanie analizy sekwencji gyrB do identyfikacji bakterii fitopato- genicznych oraz w badaniach nad ich filogenez¹ i zró¿nicowaniem genetycznym. 4. Podsumowanie The use and importance of sequence analysis of gyrB gene in study of plant pathogenic bacteria Abstract: The gyrB gene, coding for the B subunit of DNA gyrase (a protein belonging to topoisomerases) has been recently studied as a potential marker for identification and genetic diversity determination of bacteria. Due to its high diversity the gyrB gene is a very good candidate for an evolutionary marker of the relationship between closely related bacteria. Moreover, results obtained from sequence analyses of housekeeping genes to which gyrB belongs, correspond to those of time consuming conventional methods used for identification of bacteria and studies of their phylogeny and genetic diversity. The objective of this paper was to review the recent knowledge regarding the gyrB gene in plant pathogenic bacteria, such as: Pseudomonas aeruginosa, P. syringae, P. viridiflava, Xylella fastidiosa and some other bacteria from Enterobacteriaceae family and Actinomycetales order. 1. Introduction. 2. Present research on gen gyrB in bacteria. 3. Use of sequence analysis of gyrB for identification of plant patho- genic bacteria and for study on their phylogeny and genetic diversity. 4. Summary

S³owa kluczowe: bakterie fitopatogeniczne, filogeneza, genetyczne zró¿nicowanie gyrB, identyfikacja Key words: genetic diversity, gyrB, identification, plant pathogenic bacteria, phylogeny

1. Wstêp z podjednostk¹ A gyrazy i uczestniczy w relaksacji niezale¿nej od ATP [11, 19, 44]. Gen gyrB koduje podjednostkê B gyrazy tj. bia³- Gen gyrB jest ostatnio badany jako potencjalny ka zaliczanego do topoizomeraz, które uczestnicz¹ marker do identyfikacji i okreœlania zró¿nicowania ge- w przekszta³caniu DNA w formê superhelisy i w jego netycznego bakterii, a tak¿e jako marker ewolucyjny relaksacji. U prokariota, topoizomerazy nale¿¹ do pozwalaj¹cy okreœliæ relacje filogenetyczne miêdzy du¿ej grupy enzymów, które s¹ odpowiedzialne za bakteriami blisko ze sob¹ spokrewnionymi [42]. Bia³ko kontrolê stanu topologicznego DNA [1, 6, 16]. S¹ to GyrB nale¿y do klasy enzymów warunkuj¹cych pod- enzymy niezbêdne dla replikacji, transkrypcji, rekom- stawowe funkcje komórki, czyli bia³ek niezbêdnych binacji i naprawy DNA [4, 19, 40]. Na podstawie ich dla utrzymania metabolizmu komórkowego, których zdolnoœci do przecinania pojedynczej lub podwójnej ekspresja nie podlega regulacji. Kodowane s¹ one przez nici DNA wyró¿nia siê odpowiednio dwa g³ówne typy geny okreœlane jako „housekeeping genes”. Analiza topoizomeraz, I i II, które s¹ z kolei podzielone na sekwencji gyrB jest coraz czêœciej u¿ywana w meto- podrodziny: IA, IB, IIA i IIB. Gyraza nale¿y do topo- dzie MLST (Multilocus Sequence Typing). Metoda ta, izomeraz typu II, podrodziny IIA. Sk³ada siê z dwóch poprzez analizê czêœciowych sekwencji (450–500 pz) podjednostek A i B kodowanych odpowiednio przez genów koduj¹cych bia³ka, pozwala uzyskaæ wysoki geny gyrA i gyrB [6, 41]. Enzym ten funkcjonuje jako poziom zró¿nicowania badanych bakterii i jest ostat- tetramer o strukturze A2B2 [14, 32]. Masa cz¹stecz- nio zalecana przy definiowaniu nowych gatunków kowa bia³ka GyrB u ró¿nych bakterii wynosi 70 do bakteryjnych [9, 22, 37]. 90 kDa [2, 19, 23]. Dodatkowo zaleca siê wykorzystanie analizy se- U bakterii gyraza jest podstawowym enzymem ka- kwencji genu gyrB w analizie filogenetycznej ze wzglê- talizuj¹cym zale¿n¹ od ATP reakcjê powstawania du na jego trzy bardzo po¿¹dane cechy: ujemnych super-skrêtów w kolistym DNA, co daje ● uniwersalne wystêpowanie u bakterii w rezultacie wysok¹ kondensacjê tego biopolimeru ● molekularne tempo ewolucji, które jest wy¿sze i u³atwia rozkrêcanie podwójnej nici podczas replikacji ni¿ 16S rRNA [18]. G³ówn¹ rolê odgrywa tu N-koniec tego enzymu. ● bardzo rzadki horyzontalny transfer – HGT [19, Natomiast C-koniec podtrzymuje kompleks utworzony 35, 43]. 22 MONIKA SULIKOWSKA, JOANNA PU£AWSKA, PIOTR SOBICZEWSKI

2. Aktualne badania genu gyrB u bakterii Dotychczas analiza sekwencji genu gyrB odzwier- ciedlaj¹ca ewolucyjne zwi¹zki blisko spokrewnionych W celu identyfikacji i klasyfikacji nowych gatunków gatunków i szczepów by³a przeprowadzana zarówno i szczepów bakterii mikrobiolodzy i biotechnolodzy dla bakterii niepatogenicznych dla roœlin takich jak: u¿ywaj¹ ró¿norodnych markerów taksonomicznych. Marinilabilia [38], Bacillus cereus [3], Pseudomonas Prowadzone analizy porównawcze z zastosowaniem stutzeri [5], Fusobacterium necrophorum, F. varium, metod standardowych s¹ czêsto pracoch³onne, a uzy- F. nucleatum [17], Shewanella [40], Aeromonas culi- skane wyniki nie zawsze zadowalaj¹ce. W ci¹gu ostat- cicola [26], Oceanospirillum [34], Micromonospora nich kilkunastu lat metody identyfikacji i filogenetycz- [20], Salmonella, Shigella i E. coli [10], Vibrio splen- nej klasyfikacji bakterii uleg³y znacznemu rozwojowi didus [21] P. putida [44, 43], Yersinia frederiksenii [8], pocz¹wszy od okreœlania stopnia podobieñstwa mikro- jak i bakterii chorobotwórczych, które mog¹ powodo- organizmów na podstawie hybrydyzacji DNA-DNA waæ znaczne straty gospodarcze w uprawach roœlin. [31], a¿ po skomplikowane analizy genomu z zastoso- Nale¿¹ do nich: Xylella fastidiosa [30], P. aeruginosa waniem techniki sekwencjonowania DNA. [1], P. syringae [33, 35], P. viridiflava [12] oraz nie- Prace taksonomiczne zwi¹zane z genem podjed- które bakterie z rodziny Enterobacteriaceae [7] i rzê- nostki B gyrazy dotycz¹ g³ównie analizy jego sekwen- du Actinomycetales [29]. cji. Yamamoto i Harayama [43] opraco- wali po raz pierwszy zestaw uniwersalnych starterów komplementarnych do dwóch regionów konserwa- 3. Wykorzystanie analizy sekwencji gyrB tywnych genu gyrB u Escherichia coli, Pseudomonas do identyfikacji bakterii fitopatogenicznych, putida i Bacillus subtilis. Stosuj¹c odwrotn¹ trans- oraz w badaniach nad ich filogenez¹ krypcjê tych regionów zaprojektowano N-koñcowy i zró¿nicowaniem genetycznym 41-nukleotydowy starter UP-1 i 44-nukleotydowy C-koñcowy starter UP-2r. Pierwsze 23 nukleotydy Wiêkszoœæ dotychczasowych prac zwi¹zanych z na koñcu 5’ obu starterów nie s¹ zdegenerowane i dla- analiz¹ sekwencji 16S rDNA wskazuje, i¿ gen ten zbyt tego te¿ mog¹ nie byæ w pe³ni komplementarne wolno ewoluuje a rezultaty uzyskane z analizy nie po- dla wszystkich sekwencji gyrB. Jednak¿e s¹ u¿ywa- zwalaj¹ na monitorowanie, detekcjê oraz dostateczne ne jako miejsca przy³¹czenia starterów UP1S i UP2Sr zbadanie zale¿noœci u wiêkszoœci bakterii blisko ze stosowanych w póŸniejszym etapie do sekwencjo- sob¹ spokrewnionych. Podobnie zreszt¹ jak metoda nowania. Pozosta³e nukleotydy s¹ zdegenerowane, hybrydyzacji DNA-DNA, chocia¿ jest standardowo co pozwala na amplifikacjê sekwencji gyrB u ró¿- stosowana do okreœlania przynale¿noœci do gatunku, nych bakterii. Startery te zosta³y zatem tak zapro- to nie jest metod¹ efektywn¹ dla oszacowania gene- jektowane, aby mo¿na by³o amplifikowaæ fragment tycznego dystansu miêdzy szczepami bakterii. To po- gyrB o d³ugoœci pomiêdzy 1200 a 1400 pz u na- woduje, ¿e problem szczegó³owej analizy filogene- wet bardzo odleg³ych od siebie taksonomicznie grup tycznej pozostaje nierozwi¹zany. Ponadto nale¿y bakterii [43]. pamiêtaæ, ¿e relacje filogenetyczne miêdzy bakteriami Od czasu zaprojektowania przez Ya m a m o t o ustalone na podstawie pojedynczego genu, ze wzglê- i Harayama [43] uniwersalnych starterów, gen du na przypadkow¹ naturê podstawowych substytucji gyrB sta³ siê bardzo dogodnym markerem do badañ nukleotydów i inne zjawiska jak np. horyzontalny nad zró¿nicowaniem genetycznym bakterii oraz ich transfer genów, nie zawsze odzwierciedlaj¹ rzeczywi- filogenez¹. Pierwsze badania dotyczy³y amplifikacji ste pokrewieñstwo [37]. tego genu z zastosowaniem wymienionych starterów Stwierdzono, ¿e wyniki uzyskane z analizy se- i sekwencjonowania w celu detekcji i taksonomicznej kwencji genów gyrB i rpoD s¹ odmienne od tych po- analizy niepatogenicznych dla roœlin bakterii z gatun- chodz¹cych z analizy sekwencji genu koduj¹cego 16S ku P. putida, zdolnych do degradacji propylobenzenu. rRNA uwa¿anej za jedn¹ z najbardziej u¿ytecznych do Porównywano sekwencje genu gyrB oraz genu kodu- okreœlania filogenezy u organizmów prokariotycznych j¹cego 16S rRNA, ze wzglêdu na fakt wystêpowania [3, 45, 46]. Gen rpoD koduje podjednostkê s70 polime- w 16S rDNA dwóch typów regionów: wysoce konser- razy RNA i tak jak gyrB wystêpuje uniwersalnie u bak- watywnego, dziêki któremu mo¿na zdefiniowaæ sto- terii. Czynnik s70 jest jednym z elementów kompleksu pieñ pokrewieñstwa miêdzy ró¿nymi taksonami oraz holoenzymu polimerazy RNA, który umo¿liwia rozpo- regionu zmiennego, który w nowoczesnej taksonomii znanie specyficznej sekwencji promotora w procesie jest czêsto analizowany w celu znalezienia ró¿nic miê- inicjacji transkrypcji [25, 46]. dzy szczepami bakterii. Analiza tej podjednostki jest We wczeœniejszych pracach wykazano, i¿ grupowa- standardowo stosowana dla wykrywania filogenetycz- nie szczepów na podstawie hybrydyzacji DNA-DNA nych relacji u prokariota [19, 42, 43]. oraz analizy sekwencji gyrB by³o prawie identyczne ZASTOSOWANIE I ZNACZENIE ANALIZY SEKWENCJI GENU gyrB W BADANIACH BAKTERII CHOROBOTWÓRCZYCH... 23

[45]. Konsekwentnie zatem, analiza porównawcza se- badañ pozwoli³y na utworzenie drzew filogenetycz- kwencji genu gyrB okazuje siê bardziej przydatna do nych. Na podstawie analizy sekwencji ka¿dego z bada- ustalania nie tylko taksonomicznych pozycji szczepów nych genów bakterie podzielono na 4 grupy. Jednak¿e bakteryjnych, ale tak¿e do ich identyfikacji. sk³ad grup powsta³ych na podstawie analizy genu gyrB S a w a d a i wsp. [35] analizowali drogê ewolucji by³ odmienny ni¿ grup powsta³ych w wyniku porów- kilku patowarów gatunku Pseudomonas syringae po- nania sekwencji pozosta³ych badanych genów. Istnie- chodz¹cych z ró¿nych roœlin-gospodarzy w oparciu je du¿e prawdopodobieñstwo, i¿ w toku ewolucji wy- o analizê genów: gyrB, rpoD oraz genów odpowiada- st¹pi³a rekombinacja w³¹czaj¹ca gen gyrB pomiêdzy j¹cych za patogenicznoœæ bakterii: hrpL i hrpS. Bakte- przodków dwóch grup, co doprowadzi³o do utworzenia rie P. syringae nale¿¹ do niebezpiecznych patogenów bardzo ciekawej grupy powsta³ej z 4 szczepów grupy szerokiej grupy roœlin, zarówno drzew owocowych, drugiej i 3 grupy trzeciej. Na podstawie wykonanych np.: jab³oni, gruszy, czereœni, wiœni, moreli; warzyw badañ stwierdzono tak¿e, i¿ nie ma korelacji miedzy np.: kalafiora, fasoli, kapusty, ogórka, pomidora, jak patowarami P. syringae, a ich gospodarzami roœlinny- i roœlin ozdobnych – np.: lilaka. Powoduj¹ takie choro- mi. Osiem izolatów P. syringae pv. glicynea zebranych by jak: rak bakteryjny drzew owocowych (pv. syringae, w ci¹gu 13 lat z ró¿nych plantacji soi okaza³y siê gene- pv. morsprunorum), bakteryjne zamieranie drzew pest- tycznie identyczne. Tak¿e izolaty P. syringae pv. macu- kowych (pv. persicae), bakteryjna kanciasta plamistoœæ licola pochodz¹ce z kapusty Chiñskiej pozosta³y gene- ogórka (pv. lachrymas), gnicie ró¿ kalafiora (pv. ma- tycznie jednorodne podczas 12 lat przechowywania. culicola) oraz bakterioza lilaka (pv. syringae). Spoœród Najbardziej interesuj¹ce by³o wykazanie genetycznej roœlin sadowniczych najwiêksze szkody wyrz¹dzaj¹ identycznoœci izolatów pochodz¹cych z morwy i tyto- w sadach i szkó³kach drzew pestkowych [15, 36]. niu przechowywanych przez 13 lat. Równie¿ bakterie Gen rpoD tak jak gen gyrB, wystêpuje w pojedyn- izolowane z rzodkiewki okaza³y siê identyczne pomi- czej kopii w genomie P. syringae, bardzo rzadko pod- mo ró¿nych miejsc pochodzenia (Japonia, USA) [33]. lega poziomemu transferowi genów, jest stabilny G o s s i wsp. [12] badali genetyczne zró¿nicowa- i ewoluuje razem z genomem tej bakterii. Wyniki prze- nie 93 izolatów Pseudomonas viridiflava pochodz¹- prowadzonych badañ pozwoli³y na utworzenie drzew cych z Arabidopsis thaliana. Patogen ten jest polifa- filogenetycznych i wy³onienie trzech du¿ych grup giem i m.in. powoduje bakteryjn¹ zarazê liœci na P. syringae dla ka¿dego z genów: gyrB i rpoD oraz melonie, pomidorze, bak³a¿anie, komosie oraz chry- hrpL i hrpS. Stwierdzono jednak, ¿e w przypadku zantemie [13, 24]. Analiza czêœciowych sekwencji genu gyrB cz³onkowie trzeciej grupy mog¹ tworzyæ genu gyrB oraz 4 innych fragmentów genomu P. viri- nowe odga³êzienie drzewa filogenetycznego, które diflava oznaczonych jako 7, 17, 20 i 26, z których powsta³o w wyniku ewolucji wczeœniej, ni¿ w grupach czêœæ reprezentuje tzw. housekeeping genes (fragment utworzonych z analizy pozosta³ych z badanych genów. 7, dwa ró¿ne regiony koduj¹ce fragmentu 26-purA) Dlatego powsta³e grupy s¹ mniej jednolite. Przepro- pozwoli³a na wyodrêbnienie wœród badanych izolatów wadzone analizy stanowi³y podstawê konstrukcji den- dwóch g³ównych grup nazwanych A i B. Podstawowe drogramu wspólnego dla badanych genów (Rys. 1). zró¿nicowanie pomiêdzy tymi grupami mo¿na zauwa- Wyniki tych badañ pokrywaj¹ siê z wynikami prac ¿yæ we wszystkich badanych 5 fragmentach DNA. z u¿yciem techniki hybrydyzacji DNA-DNA i mog¹ Grupy A i B s¹ monofiletyczne przynajmniej w obrê- byæ baz¹ dla okreœlenia podobieñstwa patowarów bie niektórych gatunków rodzaju Pseudomonas. P. syringae [35]. Gen gyrB, jako marker zmiennoœci genetycznej S a r k a r i G u t t m a n [33] poszerzyli badania bakterii, badano tak¿e u Xylella fastidiosa – patogena genomu Pseudomonas syringae analizuj¹c 7 genów: wielu ekonomicznie wa¿nych gatunków roœlin, takich acnB (hydrataza akonityny), cts (syntaza cytrynianu), jak: kawa, cytrusy, brzoskwinie, migda³y, lucerna. gap (dehydrogenaza 3-fosforanu aldehydu gliceryno- W wyniku infekcji tych roœlin tworzy siê korek, po- wego), pgi (fosfoglukoizomerazy), pfk (fosfofrukto- woduj¹cy zaburzenie transportu wody i sk³adników kinazy), rpoD oraz gyrB, koduj¹cych bia³ka warunku- pokarmowych [30]. Dziêki wy¿szej czêstotliwoœci wy- j¹ce podstawowe funkcje komórki i nale¿¹cych do stêpowania substytucji w tym genie mo¿liwe jest u¿y- czêœci rdzeniowej genomu (core genome). Geny rdze- cie jego sekwencji do analizy przydatnej dla oszaco- niowe w przeciwieñstwie do genów adaptatywnych wania pokrewieñstwa filogenetycznego i klasyfikacji (flexible genome) ró¿ni¹cych siê miêdzy szczepami szczepów, które zró¿nicowa³y siê w nieodleg³ej prze- jednego gatunku, s¹ powszechnie obecne u bakterii sz³oœci. Warto podkreœliæ, ¿e wykonana w ramach tych i stosunkowo konserwatywne. Ze wzglêdu na to, ¿e badañ analiza genu podjednostki 16S rRNA pozwoli³a genom rdzeniowy jest elementem sta³ym u bakterii, na odró¿nienie X. fastidiosa od bakterii nale¿¹cych do geny wchodz¹ce w jego sk³ad mog¹ byæ u¿yte do ba- blisko filogenetycznie spokrewnionego gatunku Xan- dania zmiennoœci ewolucyjnej. Rezultaty uzyskanych thomonas campestris. Niemniej jednak wysoki poziom 24 MONIKA SULIKOWSKA, JOANNA PU£AWSKA, PIOTR SOBICZEWSKI

Rys. 1. Drzewo filogenetyczne przedstawiaj¹ce ewolucjê genomu Pseudomonas syringae skonstruowane metod¹ „maximum-likeli- hood” na podstawie analizy po³¹czonych sekwencji 4 genów gyrB, rpoD, hrpL i hrpS. Nad wewnêtrznymi ga³êziami zamieszczono wspó³czynniki poparcia. (J. Molecular Evolution. 49, 1999, 627–644: Phylogenetic analysis of Pseudomonas syringae pathovars suggests the horizontal gene transfer of argK and the evolutionary stability of hrp gene cluster, Sawada H., Suzuki F., Matsuda I., Saitou N., Fig.3). Za uprzejm¹ zgod¹ Springer Science i Business Media oraz autora pracy Hiroyuki Sawada [35] podobieñstwa sekwencji wœród szczepów bakterii Xy- nych zale¿noœci oddalonych od siebie bakterii z rodzi- lella fastidiosa nie pozwala na pogrupowanie izola- ny Enterobacteriaceae, podczas gdy porównywanie tów pochodz¹cych z ró¿nych roœlin-gospodarzy. sekwencji gyrB okaza³o siê przydatne do scharaktery- Zalety analizy sekwencji genu gyrB w badaniach zowania pokrewieñstwa w obrêbie rodzaju. nad filogenez¹ ró¿nych bakterii zosta³y równie¿ po- Richert i wsp. [29] poddali badaniom zestaw twierdzone przez D auga [7]. Wyniki porównawcze starterów zaprojektowanych przez Ya m a m o t o i 16S rRNA oraz genu gyrB bakterii rodziny Entero- Harayama [43] na bakteriach z rodziny Microbac- bacteriaceae, wœród których znajduj¹ siê równie¿ teriaceae klasy Actinomycetales. Podobnie jak w wy- bakterie patogeniczne dla roœlin, pozwoli³y na skon- ¿ej opisanych pracach, standardow¹ metod¹, jak¹ struowanie drzewa filogenetycznego obrazuj¹cego u¿yto dodatkowo do okreœlenia filogenetycznego po- pokrewieñstwo ewolucyjne bakterii nale¿¹cych do tej krewieñstwa miêdzy bakteriami by³a analiza genu 16S rodziny. W tym przypadku, podobnie jak w pracy rRNA. Jednak¿e i tym razem analiza tego genu nie R o d r i g u e s’ a i wsp. [30], wyniki analizy sekwencji da³a satysfakcjonuj¹cego wyniku w rozró¿nieniu bli- 16S rDNA umo¿liwi³y przedstawienie filogenetycz- sko spokrewnionych szczepów. Ich pokrewieñstwo ZASTOSOWANIE I ZNACZENIE ANALIZY SEKWENCJI GENU gyrB W BADANIACH BAKTERII CHOROBOTWÓRCZYCH... 25 zosta³o okreœlone na podstawie genu gyrB. Stosowane 4. Podsumowanie dotychczas startery UP-1 i UP-2r, które by³y u¿ytecz- ne w amplifikacji genu gyrB dla szerokiego spektrum Prowadzone w ostatnich latach intensywne badania bakterii, niestety okaza³y siê zawodne w przypadku nad topoizomerazami DNA pozwalaj¹ coraz lepiej ro- bakterii z rodziny Microbacteriaceae pomimo zasto- zumieæ ich mechanizmy dzia³ania oraz rolê, jak¹ pe³ni¹ sowania ró¿nych warunków reakcji amplifikacji. Dla- u bakterii. Gen gyrB nale¿¹cy do typu II tych enzymów tego te¿ uznano za konieczne zmodyfikowanie se- znalaz³ tak¿e szerokie zastosowanie w badaniach zwi¹- kwencji starterów uniwersalnych poprzez analizê zanych z identyfikacj¹, ró¿nicowaniem i okreœlaniem sekwencji gyrB typowej dla wiêkszoœci gatunków bak- pokrewieñstwa filogenetycznego mikroorganizmów. terii oraz dodatkowo sekwencji tego genu charaktery- Klasyczne metody stosowane dotychczas do iden- stycznej dla Actinomycetales. Zaprojektowana para tyfikacji bakterii pozwalaj¹ce na okreœlenie cech bio- nowych starterów przy zastosowaniu wielu kombina- chemicznych, fizjologicznych, stopnia podobieñstwa cji pozwoli³a jedynie na uzyskanie produktu amplifi- metod¹ hybrydyzacji DNA-DNA, reakcji serologicz- kacji nie wiêkszego ni¿ 1000–1100 bp, a wiêc krót- nych (test ELISA) jak równie¿ zale¿noœci filogene- szego od najczêœciej wystêpuj¹cej sekwencji genu tycznych w oparciu o analizê sekwencji 16S rDNA gyrB. Prawdopodobnie jednym z powodów ró¿nej okaza³y siê, jak wynika z przedstawionych prac, nie- specyficznoœci pary starterów uniwersalnych dla gyrB wystarczaj¹ce do okreœlenia pokrewieñstwa bliskich jest wysoki poziom zawartoœci procentowej par G+C pod wzglêdem filogenetycznym organizmów pro- badanych szczepów nale¿¹cych do rodziny Microbac- kariotycznych. Analiza porównawcza sekwencji 16S teriaceae. W zwi¹zku z tym przy³¹czanie starterów rDNA okazuje siê tu bardziej przydatna do okreœlania mo¿e byæ niespecyficzne, wskutek czego nie pojawia pozycji bakterii w obrêbie rodzaju. Jednak¿e do okreœ- siê produkt spodziewanej wielkoœci. lenia pokrewieñstwa organizmów na poziomie gatunku Generalnie, we wszystkich przedstawionych bada- i poni¿ej (np. patowaru – dla bakterii fitopatogenicz- niach wykazano znacznie wiêksz¹ zmiennoœæ genu nych) wymagana jest analiza sekwencji bardziej zró¿- gyrB ni¿ genu koduj¹cego 16S rRNA, a tym samym nicowanych genów, np. gyrB. Z tego powodu coraz potwierdzono mo¿liwoœæ okreœlenia filogenetycznego czêœciej klasyczne badania taksonomiczne uwzglêd- pokrewieñstwa miêdzy szczepami, które zró¿nico- niaj¹ce równie¿ analizê sekwencji 16S rDNA s¹ uzu- wa³y siê stosunkowo niedawno. Stwierdzono równie¿, pe³niane lub nawet zastêpowane analiz¹ sekwencji ge- i¿ analiza sekwencji genów koduj¹cych bia³ka meta- nów koduj¹cych bia³ka, warunkuj¹ce podstawowe bolizmu podstawowego mog³aby w przysz³oœci z po- funkcje komórki. Dobrym kandydatem do tego typu wodzeniem zast¹piæ hybrydyzacjê DNA-DNA dla badañ jest w³aœnie gen gyrB ze wzglêdu na swoj¹ uni- utworzenia drzewa filogenetycznego szczepów blisko wersalnoœæ wystêpowania w organizmach prokario- spokrewnionych oraz przewidzieæ pokrewieñstwo ge- tycznych i tempo ewolucji. Ponadto zastosowanie me- netyczne [29]. tody bezpoœredniego sekwencjonowania gyrB jest Badania oparte na analizie genu gyrB prowadzono szybkim i dogodnym sposobem identyfikacji bakterii, równie¿ w Laboratorium Bakteriologii Instytutu Sa- analiz taksonomicznych oraz monitoringu bakterii w ich downictwa i Kwiaciarstwa w Skierniewicach nad bak- naturalnym œrodowisku [43]. teriami z rodzaju Agrobacterium (dane niepublikowa- Nale¿y jednak podkreœliæ, i¿ zaprojektowane dla ne). Produkty amplifikacji genu gyrB o wielkoœci ok. genu gyrB startery s¹ u niektórych gatunków bakterii 1200 pz uzyskane z 86 izolatów i szczepów rodzaju równie¿ komplementarne do sekwencji genu parE Agrobacterium z kolekcji w³asnej poddano trawieniu koduj¹cego topoizomerazê IV, który nale¿y do tego enzymami restrykcyjnymi Alw21I, MvaI, Bsp143II samego typu i podrodziny, co gyrB, ale pe³ni inn¹ rolê i HinfI. Uzyskane wzory restrykcyjne by³y podstaw¹ w komórce. W analizach genu gyrB nale¿y wzi¹æ pod podzia³u badanych bakterii na 24 grupy. Z ka¿dej uwagê podobieñstwo jego sekwencji do genu parE, z nich wybrano reprezentanta, którego gen gyrB zse- gdy¿ w niektórych przypadkach amplifikowane s¹ oba kwencjonowano. Stwierdzono, ¿e gen ten wykazuje fragmenty i nie ma mo¿liwoœci rozdzielenia ich na wiêkszy polimorfizm ni¿ inne ewolucyjnie konserwo- ¿elu agarozowym. Aby pokonaæ ten problem propo- wane geny, takie jak np. geny 16S czy 23S rRNA [27] nuje siê zastosowanie klonowania [42]. co daje mo¿liwoœæ opracowania prób do identyfikacji Przedmiotem dotychczasowych badañ taksono- i rozró¿niania poszczególnych taksonów w obrêbie ro- micznych z wykorzystaniem analizy genu gyrB by³y dzaju Agrobacterium. ró¿ne organizmy prokariotyczne zarówno patogenicz- Ponadto, analiza sekwencji genu gyrB potwierdzi³a ne, jak i niepatogeniczne dla roœlin. We wszystkich taksonomiczn¹ odmiennoœæ szczepów, które jak stwier- przypadkach analiza sekwencji genu okaza³a siê me- dzono na podstawie innych badañ mog¹ tworzyæ nowy, tod¹ trafn¹ do konstrukcji dendrogramów obrazu- jak dot¹d nieopisany gatunek [28]. j¹cych pokrewieñstwo pomiêdzy badanymi grupami 26 MONIKA SULIKOWSKA, JOANNA PU£AWSKA, PIOTR SOBICZEWSKI mikroorganizmów. Ponadto wyniki analizy genu gyrB 14. Hannelore S., Roth M., Zimmer Ch.: Biochemical comple- koresponduj¹ z metodami standardowymi u¿ywanymi mentation studies in vitro of gyrase subunits from different zarówno dla identyfikacji, zró¿nicowania genetyczne- species. FEBS Lett. 373, 88–92 (1995) 15. Hwang M. S. H., Morgan R. L., Sarkar S. F., Wang P. W., go oraz filogenezy, co sprawia, i¿ mog¹ one z powo- and. Guttman David S.: Phylogenetic Characterization of dzeniem je zastêpowaæ. Virulence and Resistance Phenotypes of Pseudomonas syrin- gae. Appl. Environment. Microbiol. 71, 5182–5191 (2005) 16. Huang W.M.: Bacterial diversity based on type II DNA Podziêkowanie topoisomerase genes. Annu. Rev. Genet. 30, 79–107 (1996) Pani Prof. dr. hab. Wandzie Ma³ek sk³adamy ser- 17. Jin J., Haga T., Shinjo T., Goto Y.: Phylogenetic analysis of deczne podziêkowanie za konsultacje i cenne uwagi Fusobacterium necrophorum, Fusobacterium varium and podczas pisania tej pracy. Fusobacterium nucleatum based on gyrB gene sequences. J. Vet. Med. Sci. 66, 1243–1245 (2004) 18. Jura Cz.: Encyklopedia biologiczna. Agencja Publicystyczno- Wydawnicza „Opres”; Kraków 2000, tom IV str. 184, tom XI Piœmiennictwo str. 34 19. Kasai H., Kanako W., Gasteiger E., Bairoch A., Isono K., 1. Akasaka T., Onodera Y., Tanaka Y., Sato K.: Cloning, Yamamoto S., Harayama S.: Construction of the gyrB Data- Expression and Enzymatic Characterization of Pseudomo- base for the Identification and Classification of Bacteria. nas aeruginosa Topoisomerase IV. Antimicrob. Agents Che- Genome Inform Ser. Workshop Genome Inform. 9, 13–21 mother. 43, 530–536 (1999) (1998) 2. Aubry A., Pan X.S., Fisher L.M., Jarlier V., Cambau E.: 20. Kasai K., Tamura T., Harayama S.: Intrageneric relationships Mycobacterium tuberculosis DNA gyrase: interaction with among Micromonospora species deduced from gyrB – based quinolones and correlation with antimycobacterial drug acti- phylogeny and DNA relatedness. Int. J. System. Evolution. vity. Antimicrob Agents Chemother. 48, 1281–1288 (2004) Microbiol. 50, 127–134 (2000) 3. Bavykin S. G., Lysov Y. P., Zakhariev V., Kelly J. J., Jack- 21. Le Roux F., Gay M., Lambert C., Nicolas J.L., Gouy M., man J., Stahl D. A. and Cherni A.: Use of 16S rRNA, 23S Berthe F.: Phylogenetic study and identification of Vibrio rRNA, and gyrB Gene Sequence Analysis To Determine splendidus – related strains based on gyrB gene sequences. Phylogenetic Relationships of Bacillus cereus Group Micro- Dis. Aquat. Organ. 58,143–150 (2004) organisms. J. Clin. Microbiol. 42, 711–3730 (2004) 22. Maiden M.C.J., Bygraves J.A., Feil E., Morelli G., Russell 4. Champoux J.J.: DNA topoisomerases: structure, function, J.E., Urwin R., Zhang Q., Zhou J., Zurth K., Caugant D.A., and mechanism. Annu. Rev. Biochem. 70, 369–413 (2001) Feavers I. M., Achtman M., Spratt B. G.: Multilocus sequence 5. Cladera A.M., Bennasar A., Barceló M., Lalucat J., García- typing: A portable approach to the identification of clones Valdés E.: Comparative Genetic Diversity of Pseudomonas within populations of pathogenic microorganisms. Proc. Natl. stutzeri Genomovars Clonal Structure, and Phylogeny of the Acad. Sci. USA, 95, 3140–3145 (1998) species. J. Bacteriol. 186, 5239–5248 (2004) 23. Manjunatha U.H., Dalal M., Chatterji M., Radha D.R., 6. Corbett K.D., Berger J.M.: Structure of the topoisomerase Visweswariah, mand Nagaraja V.: Functional characterisa- VI-B subunit: implications for type II topoisomerase mecha- tion of mycobacterial DNA gyrase: an efficient decatenase. nism and evolution. EMBO J. 22, 151–163 (2003) Nucleic Acids Res. 30, 2144–2153 (2002) 7. Dauga C.: Evolution of the gyrB gene and the molecular 24. Moretti C., Sequino S., Buonaurio R.: First Report of Leaf phylogeny of Enterobacteriaceae: a model molecule for mo- Necrosis Caused by Pseudomonas viridiflava on Melon lecular systematic studies. Int. J. System. Evolut. Microbiol. Seedlings in Italy. Plant Disease, 89,109 (2005) 52, 531–547 (2002) 25. Paget M. S. B. and Helmann J. D.: The s70 family of sigma 8. Demarta A., De Respinis S., Dolina M., Peduzzi R.: Molecu- factors. Genome Biology, 4, 203.1–203.6 (2003) lar typing of Yersinia frederiksenii strains by means of 16S 26. Pidiyar V.J., Jangid K., Dayananda K.M., Kazanowski A., rDNA and gyrB genes sequence analyses. FEMS Microbiol. Gonzalez J.M., Patole M.S., Shouche Y.S.: Phylogenetic Lett. 238, 423–8 (2004) affiliation of Aeromonas culicicola MTCC 3249 (T) based 9. Enright M.C., Spratt B.G.: Multilocus sequence typing. on gyrB gene sequence and PCR-amplicon sequence analy- Trends in Microbiol. 7, 482–487 (1999) sis of cytolytic enterotoxin gene. Syst. Appl. Microbiol. 26, 10. Fukushima M., Kakinuma K., Kawaguchi R.: Phylogenetic 197–202 (2003) Analysis of Salmonella, Shigella, and Escherichia coli Strains 27. Pu³awska J., Maes M., Willems A., Sobiczewski P.: Phylo- on the Basis of the gyrB Gene Sequence. J. Clin. Microbiol. genetic Analysis of 23S rRNA Gene Sequences of Agrobac- 40, 2779–2785 (2002) terium, Rhizobium and Sinorhizobium strains. Syst. Appl. 11. Gellert M., Mizuuchi K., O’dea M.H., Nash H.A.: DNA Microbiol. 23, 238–244 (2000) gyrase: An enzyme that introduces superhelical turns into 28. Pu³awska J., Piotrowska-Seget Z.: Characterization of Agro- DNA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 73, 3872–3876 (1976) bacterium isolates from Chrysanthemum on the basis of bio- 12. Goss E.M., Kreitman M., Bergelson J.: Genetic diversity, chemical tests, FAME analysis and RAPD. Phytopathol. Pol. recombination and cryptic clades in Pseudomonas viridiflava 30, 9–17 (2003) infecting natural populations of Arabidopsis thaliana. Gene- 29. Richert K., Brambilla E., Stackebrandt E.: Development tics 169, 21–35 (2005) of PCR primers for the amplification and direct sequencing 13. Goumans D.E., Chatzaki A.K.: Characterization and host of gyrB genes from microbacteria, order Actinomycetales. range evaluation of Pseudomonas viridiflava from melon, J. Microbiol. Methods, 60, 115–123 (2005) blite, tomato, chrysanthemum and eggplant. Europ. Plant 30. Rodrigues J.L.M., Silva-Stenico M.E., Gomes J.E., Lopes Pathol. 104, 181–188 (1998) J.R.S., Tsai S.M.: Detection and Diversity Assessment of ZASTOSOWANIE I ZNACZENIE ANALIZY SEKWENCJI GENU gyrB W BADANIACH BAKTERII CHOROBOTWÓRCZYCH... 27

Xylella fastidiosa in Field-Collected Plant and Insect Samples based on amino acid sequences of GyrB and emended de- by Using 16S rRNA and gyrB Sequences. Appl. Environ. scription of Marinilabilia salmonicolor with Marinilabilia Microbiol. 69, 4249–4255 (2003) agarovorans as its subjective synonym. Int. J. System. Bac- 31. Rossello-Mora R., Amann R.: The species concept for pro- teriol. 49, 1551–1557 (1999) karyotes. FEMS Microbiol. Rev. 25, 39–67 (2001) 39. Venkateswaran K., Dohmoto N., Harayama S.: Cloning and 32. Ruthenburg A.J., Graybosch D.M., Huetsch J.C., Verdine nucleotide sequence of the gyrB gene Vibrio parahaemolyti- G.L.: A Superhelical Spiral in the Escherichia coli DNA cus and its application in detection of this pathogen in Gyrase A C-terminal Domain Imparts Unidirectional Super- shrimp. Appl. Environ. Microbiol. 62, 681–687 (1998) coiling Bias J. Biol. Chem. 280, 26177–26184 (2005) 40. Venkateswaran K., Moser D.P., Dollhopf M.E., Lies D.P., 33. Sarkar S.F., Guttman D.S.: Evolution of the Core Genome of Saffarini D.A., MacGregor B.J., Ringelberg D.B., White Pseudomonas syringae, a Highly Clonal, Endemic Plant Pa- D.C., Nishijima M., Sano H., Burghardt J., Stackebrandt E., thogen. Appl. and Environ. Microbiol. 70, 1999–1012 (2004) Nealson K.H.: Polyphasic taxonomy of the genus Shewanel- 34. Satomi M., Kimura B., Hamada T., Harayama S., Fujii T.: la and description of Shewanella oneidensis sp. nov. Int. Phylogenetic study of the genus Oceanospirillum based on J. System. Bacteriol. 49, 705–724 (1999) 16S rRNA and gyrB genes: emended description of the genus 41. Wang J. C.: Cellular roles of DNA topoisomerases: a molecu- Oceanospirillum, description of Pseudospirillum gen. nov., lar perspective. Nature Rev., Molecular Cell Biol. 3, 430–440 Oceanobacter gen. nov. and Terasakiella gen. nov. and trans- (2002) fer of Oceanospirillum jannaschii and Pseudomonas stanieri 42. Watanabe K., Nelson J.S., Harayama S., Kasai H.: ICB data- to Marinobacterium as Marinobacterium jannaschii comb. base: the gyrB database for identification and classification nov. and Marinobacterium stanieri comb. nov. 2002. Int. of bacteria. Nucleic Acids Res. 29, 344–345 (2001) J. System. Evolution. Microbiol. 52, 739–747 (2002) 43. Yamamoto S., Harayama S.: PCR Amplification and Direct 35. Sawada H., Suzuki F., Matsuda I., Saitou N.: Phylogenetic Sequencing of gyrB Genes with Universal Primers and Their analysis of Pseudomonas syringae pathovars suggests the Application to the Detection and Taxonomic Analysis of horizontal gene transfer of argK and the evolutionary stabi- Pseudomonas putida Strains. Appl. Environ. Microbiol. 61, lity of hrp gene cluster. J. Molecular Evolution. 49, 627–644 1104–1109 (1995) (1999) 44. Yamamoto S., Harayama S.: Phylogenetic relationship of 36. Sobiczewski P., Schollenberger M.: Bakteryjne choroby roœ- Pseudomonas putida strains deduced from the nucleotide lin ogrodniczych. Pañstwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leœ- sequences of gyrB, rpoD and 16S rRNA genes. Int. J. Syst. ne, Warszawa, 2002, s. 28, 61, 95, 148. Bacteriol. 48, 813–819 (1998) 37. Stackebrandt E., Frederiksen W., Garrity G.M., Grimont 45. Yamamoto S., Bouvet P.J.M., Harayama S.: Phylogenetic P.A.D., Kampfer P., Maiden M.C.J., Nesme X., Rossello- structures of the genus Acinetobacter based on gyrB sequen- Mora R., Swings J., Truper H.G., Vauterin L., Ward A.C., ces: comparison with the grouping by DNA-DNA hybridi- Whitman W.B.: Report of the ad hoc committee for the re- zation. Int. J. Syst. Bacteriol. 49, 87–95 (1999) evaluation of the species definition in bacteriology. Int. J. Sys- 46. Yamamoto S., Kasai H., Arnold D.L., Jackson R.W., Vivian A., tem. Evolution. Microbiol. 52, 1043–1047 (2002) Harayama S.: Phylogeny of the genus Pseudomonas: intra- 38. Suzuki M., Nakagawa Y., Harayama S., Yamamoto S.: Phy- generic structure reconstructed from the nucleotide sequences logenetic analysis of genus Marinilabilia and related bacteria of gyrB and rpoD genes. Microbiol. 146, 2385–2394 (2000) 28 MONIKA SULIKOWSKA, JOANNA PU£AWSKA, PIOTR SOBICZEWSKI POST. MIKROBIOL., BAKTERIE Z RODZAJU PROVIDENCIA – TAKSONOMIA, 2007, 46, 1, 29–38 http://www.pm.microbiology.pl EPIDEMIOLOGIA, CHOROBOTWÓRCZOŒÆ

Agnieszka Maszewska, Aleksandra B³aszczyk, Agnieszka Torzewska, Antoni Ró¿alski

Zak³ad Immunobiologii Bakterii, Instytut Mikrobiologii i Immunologii, Uniwersytet £ódzki, 90-237 £ódŸ, Banacha 12/16. e-mail: [email protected]

Wp³ynê³o w maju 2006 r.

1. Wstêp. 2. Historia rodzaju Providencia i obecna klasyfikacja bakterii w jego obrêbie. 3. Epidemiologia i znaczenie kliniczne Providencia spp. 4. Czynniki chorobotwórczoœci Providencia spp. 5. Podsumowanie Bacteria from the genus Providencia – taxonomy, epidemiology, pathogenicity Abstract: In 1943 Stuart and co-workers described for the first time a group of paracolon bacteria which they designated “anaerogenic paracolon type 29911”. Later, in 1951 Kauffman designated them as Providencia. The current classification of these pathogens is based on DNA-DNA hybridization. Until 2005 the genus Providencia consisted of 5 species: P. alcalifaciens, P. rustigianii, P. stuartii, P. rettgeri and P. heimbachae. In 2005 new species Providencia vermicola was described. P. alcalifaciens, P. rustigianii, P. stuartii, P. retgerri are recognized as facultative pathogens that under favorable conditions cause enteric disease, wound and urinary tract infections. P. alcalifaciens and P. rustigianii cause diarrhea in children, as well as diarrhea in adults who traveled abroad. P. stuartii has been recognized as a pathogen with an increasing involvement in urinary tract infections, primarily in nursing home patients with long term indwelling urinary catheters. P. rettgerii causes UTI and nosocomial infections. In this article we focus on the clinical role of Providencia sp. and on the following potential virulence factors of these bacteria: adherence, invasivenes, urease and lipopolysaccharide (endotoxin). 1. Introduction. 2. The history of the genus Providencia and its present classification. 3. Epidemiology and the clinical role of Providencia spp. 4. Virulence factors of Providencia spp. 5. Summary

S³owa kluczowe: bakterie Providencia, chorobotwórczoœæ, czynniki patogennoœci Key words: bacteria Providencia, pathogenicity, virulence factors

1. Wstêp jako patogeny warunkowo chorobotwórcze. Wywo³uj¹ one zaka¿enia uk³adu moczowego, przede wszystkim Bakterie z rodzaju Providencia to Gram-ujemne, u osób d³ugotrwale cewnikowanych, s¹ tak¿e przyczy- perytrychalnie urzêsione pa³eczki zaliczone do rodzi- n¹ biegunek u podró¿uj¹cych oraz u dzieci. Zaintereso- ny Enterobacteriaceae. Ich klasyfikacja nastrêcza³a wanie czynnikami chorobotwórczoœci tych pa³eczek, w przesz³oœci wiele trudnoœci. Pierwsze o nich donie- a tak¿e opornoœci¹ na dzia³anie antybiotyków wzrasta. sienia pochodz¹ z pocz¹tku XX w. Poniewa¿ wyka- Roœnie te¿ znacznie tych bakterii jako czynników etio- zywa³y podobieñstwo do rodzajów Proteus i Morga- logicznych zaka¿eniach szpitalnych. Z tych powodów nella, przez pewien czas by³y zaliczane do wspólnego rodzaj Providencia wart jest szerszego opisu. trybu Proteeae [9]. Brak jednoznacznych cech bioche- micznych, niejasne znaczenie w chorobotwórczoœci spowodowa³y, i¿ pierwsze doniesienia klasyfikowa³y 2. Historia rodzaju Providencia póŸniejsze Providencia jako oko³ojelitowe bakterie i obecna klasyfikacja bakterii w jego obrêbie („paracolon bacteria”) [43]. Ich miejsce w taksonomii bakterii zmienia³o siê, i tak naprawdê, dopiero zasto- Nazwa rodzaju Providencia, zaproponowana przez sowanie metod genetycznych i molekularnych wpro- Kauffmanna w 1951, wywodzi siê od miejsca izo- wadzi³o pewien porz¹dek w klasyfikacji w obrêbie lacji bakterii – Providence. S t u a r t i wsp. wyizo- wspomnianego trybu. Trzeba te¿ przyznaæ, i¿ pa³eczki lowali te bakterie po raz pierwszy z próbek ka³u od z rodzaju Providencia nie wzbudza³y w przesz³oœci tak pacjentów z biegunk¹ lub nie¿ytem jelit. Nazwali je wielkiego zainteresowania wœród bakterii rodziny En- w 1943 r. „anaerogenic paracolon type 29911” [19, 43]. terobacteriaceae jak pa³eczki Escherichia coli, czy Pozycja taksonomiczna tych drobnoustrojów zmienia- bakterie z rodzajów Salmonella, Shigella, Yersinia ³a siê. Bakterie powoduj¹ce cholerê drobiu, podobne oraz Proteus. Wynika³o to z przeœwiadczenia o ich do opisanych przez S t uarta i wsp., wyizolowa³ mniejszym znaczeniu w chorobotwórczoœci. Obecnie w 1904 r. R e t t g e r. Takie same bakterie, wyizolowa- pa³eczki Providencia sp. odgrywaj¹ coraz wiêksz¹ rolê ne innego materia³u, 14 lat póŸniej H a d l e y i wsp. 30 AGNIESZKA MASZEWSKA, ALEKSANDRA B£ASZCZYK, GNIESZKA TORZEWSKA, ANTONI RÓ¯ALSKI nazwali Bacterium rettgerei. Ich nazwê zmieniono Tabela I póŸniej na Bacillus rettgeri. Miejsce w taksonomii Ró¿nicowanie biochemiczne w obrêbie trybu Proteeae [43] bakterii wymienionych wy¿ej pa³eczek zmienia³o siê. Pro- Provi- Morga- W³aœciwoœæ biochemiczna Zaliczono je rodzaju Shigella oraz do rodzaju Pro- teus dencia nella teus, w którym utworzono gatunek Proteus rettgeri. Rozk³ad cytrynianu v + – PóŸniej dla tych bakterii utworzono oddzielny rodzaj Fermentacja mannozy – + + Rettgerella [19, 43]. Up³ynnianie ¿elatyny (22 OC) + – – W 1920 r. O r n s t e i n opisa³ Bacillus inconstans, Wytwarzanie H2S+–v reklasyfikowany w 1950 r. przez S h o w’a i C l a r k’a Fermentacja inozytolu – V – jako Proteus inconstans. W 1944 r. G o m e s opisa³ Wytwarzanie lipazy + – – Eberthella alcalifaciens, bakterie wyizolowane od Wytwarzanie dekarboksylazy ornityny v – (+) dziecka z biegunk¹. Oba te gatunki bakterii nastêp- Hydroliza mocznika (ureaza) + V + nie zosta³y reklasyfikowane do gatunku Providencia Wzrost rozpe³zliwy + – – alcalifaciens [19, 43]. + 90–100% szczepów dodatnich; (+) 75–89,9% szczepów dodatnich; Wracaj¹c do historii bakterii z jednostki taksono- v 25,1–74,9% szczepów dodatnich; (–) 10,1–25% szczepów dodatnich; micznej grupy Providence warto wspomnieæ, i¿ pro- – 0–10% szczepów dodatnich ponowano w roku 1952 nadaæ im rangê gatunku Pro- videncia providenciae a w roku 1954 umieszczono je nieœæ j¹ do rangi gatunku, nadaj¹c jej nazwê P. rustigia- w rodzaju Proteus jako Proteus stuartii [43]. W 1954 r. nii [18]. Ta propozycja zbieg³a siê w czasie z opisem E w i n g podzieli³ grupê Providence na dwie biogru- przez M u l l e r a i wsp. [36] bakterii izolowanych py A i B, na podstawie zdolnoœci do wytwarzania gazu od pingwinów w niemieckich ogrodach zoologicz- podczas rozk³adu glukozy oraz zdolnoœci do fermen- nych, które zaklasyfikowano do rodzaju Providencia tacji adonitolu i inozytolu [7]. W 1962 r. ten sam autor i nazwano P. friedericiana. Jak siê okaza³o, gatunki nada³ tym biogrupom nazwy gatunkowe Providencia P. rustigianii i P. friedericiana s¹ bardzo podobne, na- alcalifaciens (biogrupa A) i P. stuartii (biogrupa B) le¿a³o wiêc wybraæ dla nich jedn¹ nazwê. Przyjêto [8]. W pierwszym gatunku wyodrêbniono 4 biogrupy, pierwsz¹, ze wzglêdu na wczeœniejsze jej pojawienie w drugim – 2. Dopiero kolejne lata badañ, tym razem siê w literaturze. W 1986 r. w³¹czono do rodzaju Pro- ju¿ z zastosowaniem metod molekularnych, pozwo- videncia nowy gatunek P. heimbachae, do którego li³y na bardziej precyzyjne rozró¿nienie opisywanych zaliczono bakterie wyizolowane z ka³u pingwinów szczepów w obrêbie grupy Providence i ich wzajem- i byd³a [37]. Ostatnio zaproponowano umieszczenie nych relacji z innymi, wykazuj¹cym podobieñstwa w rodzaju Providencia nowego gatunku bakterii bakteriami, w tym z bakteriami z rodzaju Proteus. P. vermicola [58]. Wyizolowano je z chorobotwór- Zastosowanie przez Brennera i wsp. 1978 r. [4] czych dla owadów nicieni Steinernema thermophilus, techniki hybrydyzacji DNA, doprowadzi³o do po- a badania genetyczne wskaza³y na silne pokrewieñ- twierdzenia zasadnoœci wyodrêbnienia trzech gatun- stwo z rodzajem Providencia. W dwóch tabelach ków w obrêbie rodzaju Providencia – P. alcalifaciens, przedstawiono cechy biochemiczne pozwalaj¹ce na P. stuartii i P. rettgeri. Kolejnym problemem, jaki siê zaliczanie bakterii do trzech rodzajów Proteus, Provi- wy³oni³, by³o rozstrzygniêcie pierwszeñstwa nazwy dencia i Morganella (tabela I) oraz klasyfikacjê bak- dla biogrupy 3 P. alcalifaciens. Postanowiono pod- terii w obrêbie rodzaju Providencia (tabela II).

Tabela II Ró¿nicowanie gatunków Providencia na podstawie wybranych cech biochemicznych [11, 18, 43]

W³aœciwoœæ biochemiczna P. alcalifaciens P. stuartii P. rettgeri P. rustigianii P. heimbachae Hydroliza mocznika (ureaza) – v + – – Rozk³ad cytrynianu + + + (–) – Wytwarzanie indolu + + + + – Fermentacja inozytolu – + + – v Fermentacja adonitolu + – + – + Fermentacja trehalozy – + – – – Fermentacja galaktozy – + + + + Fermentacja ramnozy – – v – + Fermentacja mannitolu – – + – –

+ 90–100% szczepów dodatnich; (+) 75–89,9 % szczepów dodatnich; v 25,1–74,9% szczepów dodatnich; (–) 10,1–25% szczepów dodatnich; – 0–10% szczepów dodatnich BAKTERIE Z RODZAJU PROVIDENCIA – TAKSONOMIA, EPIDEMIOLOGIA, CHOROBOTWÓRCZOŒÆ 31

3. Epidemiologia i znaczenie kliniczne P. stuartii, tj. wystêpowania bakteriurii, jest d³ugo- Providencia spp. trwa³e cewnikowanie pacjentów. W badaniach porów- nawczych Wa r r e n i wsp. [64] wykazali, i¿ ten Bakterie z rodzaju Providencia mog¹ wystêpowaæ gatunek by³ izolowany z moczu pacjentów katetery- poza organizmem cz³owieka. Czêsto spotykanym rezer- zowanych z bardzo wysok¹ czêstoœci¹ – œrednio 40%. wuarem tych bakterii s¹ owady, w tym muchy domowe, Zaka¿eniom P. stuartii mog¹ towarzyszyæ lub byæ ich z których wyizolowano P. alcalifaciens, P. stuartii nastêpstwem komplikacje oraz powik³ania – obstruk- i P. rettgerii. Ten ostatni gatunek wyizolowano tak¿e cja kateterów, ostre odmiedniczkowe zapalenie nerek, z larw muchy Helaemyia petrolei wystêpuj¹cej na ropieñ nerki, kamienie w pêcherzu lub nerkach, terenach wydobywania ropy naftowej. Bakterie z ro- refluks pêcherzowo-moczowodowy, chroniczna nie- dzaju Providencia wyizolowano te¿ z gadów i p³azów, wydolnoœæ nerek i bakteriemia. Powik³ania i kompli- u których wystêpuj¹ jako element flory naturalnej kacje zwi¹zane z infekcjami tymi bakteriami mog¹ przewodu pokarmowego, stwierdzono ich obecnoœæ prowadziæ nawet do œmierci [65]. Trzeba jednak do- u wê¿y pytona i boa oraz u ¿mij, a tak¿e u krokodyli daæ, ¿e nie wszystkie doniesienia wskazuj¹ jedno- i ropuch. Z tych makroorganizmów izoluje siê naj- znacznie na tak znacz¹c¹ rolê P. stuartii w zaka¿eniach czêœciej P. rettgerii. Raczej okazjonalnie izoluje siê uk³adu moczowego u pacjentów poddanych cewniko- bakterie Providencia spp. od ptaków, wykryto je m.in. waniu [19]. Penner i wsp. przeprowadzili w 1979 r. u dropa i soko³a. Znacznie czêœciej s¹ wykrywane badania epidemiologiczne w 12 szpitalach (9 z terenu w materia³ach od ssaków, izolowano je z psów, kotów, Kanady, 2 z USA i 1 z Anglii). Ustalili, i¿ zaka¿enia byd³a, owiec, œwinek morskich, u których stanowi¹ dróg moczowych pacjentów najczêœciej wywo³ywa³y czêœæ flory naturalnej przewodu pokarmowego. Po- szczepy P. stuartii zaliczane do serogrupy O63 (28,2% nadto wystêpowanie P. rettgeri stwierdzono u obleñ- wszystkich izolatów). W obrêbie poszczególnych jed- ców, lwów morskich i fok, a tak¿e pingwinów [19] nostek opieki medycznej stwierdzono przynale¿noœæ (o wystêpowaniu u tych ostatnich zwierz¹t P. heim- szczepów P. stuartii do 1, 2 serogrup, co wskazywa³o bachae wspomniano wy¿ej). na rozprzestrzenianie siê tych bakterii miêdzy pacjen- Bakterie z rodzaju Providencia mog¹ u organiz- tami danego oddzia³u. W 1981 Penner i wsp. [48] mów zwierzêcych wywo³aæ szereg schorzeñ. Stwier- ponownie opisali epizod zaka¿enia szpitalnego wywo- dzono znaczenie P. alcalifaciens w wywo³ywaniu ³anego przez serotyp O63. Infekcja wystêpowa³a u pa- biegunek u psów, P. stuartii u noworodków byd³a, cjentów przewlekle cewnikowanych, pomimo, i¿ pro- a P. rettgeri zaka¿eñ uogólnionych i zapalenia opon filaktycznie osoby te poddawano zabiegowi p³ukania mózgowo-rdzeniowych u krokodyli do 3-roku ¿ycia pêcherza neomycyn¹. Nie uda³o siê okreœliæ, w jaki oraz zapalenia jamy ustnej u wê¿y [19]. sposób drobnoustrój ten rozprzestrzenia³ siê w obrê- Dotychczas opisano izolacjê Providencia spp. z na- bie szpitala. Przypadki zaka¿eñ szpitalnych wywo³a- stêpuj¹cych materia³ów od ludzi: moczu, wymazu z gar- nych przez bakterie P. stuartii zaliczane do serotypu d³a, z krocza, pach, ran, ka³u, krwi [43]. Mocz i ka³ s¹ O63, wœród pacjentów wymagaj¹cych opieki geria- najczêstszym materia³em sk¹d izoluje siê Providencia trycznej w szpitalu w Bristolu w Anglii, odnotowali spp. [19]. Bakterie te czêsto nie s¹ jedynym z izolo- te¿ H a w k e y i wsp. w 1982 [16]. Autorzy ci wy- wanych czynników zakaŸnych z badanego materia³u, kazali, ¿e pacjenci stanowi¹ rezerwuar bakterii na s¹ wiêc przyczyn¹ infekcji mieszanych. W przypadku terenie szpitala i ¿e w wiêkszoœci przypadków kolo- próbek moczu izoluje siê je najczêœciej razem z pa- nizacja uk³adu pokarmowego przez pa³eczki P. stuar- ³eczkami z rodzaju Proteus i pa³eczkami Pseudomonas tii by³a Ÿród³em infekcji uk³adu moczowego. Tak¿e aeruginosa. Jak wykazano w serii 2-letnich badañ, S t i c k l e r i wsp. [59] wskazywali na uk³ad pokar- czêstoœæ izolacji Providencia ssp. wœród Enterobac- mowy cz³owieka jako na Ÿród³o infekcji szpitalnych teriaceae wynosi 0,8–1,4%, przy czym 75% izolatów P. stuartii, z drugiej strony podkreœlali jednak, ¿e pochodzi z moczu. Trzeba te¿ dodaæ, i¿ tylko 39% znacznie czêœciej stwierdza siê obecnoœæ P. stuarii na tych izolatów mia³a udokumentowany, istotnie klinicz- skórze pacjentów w okolicy pachwin ni¿ w próbkach ny zwi¹zek z zaka¿eniami [57]. ka³u. Natomiast M u l l e r [38] stwierdzi³, ¿e uk³ad Zaka¿enia dróg moczowych powoduje z najwiêksz¹ pokarmowy cz³owieka nie jest typow¹ nisz¹ ekolo- czêstoœci¹ P. stuartii u osób w podesz³ym wieku, prze- giczn¹ dla P. stuartii. Stwierdzenie to opar³ na wynika bywaj¹cych w domach opieki i poddawanych reha- badañ mikrobiologicznych próbek ka³u pochodz¹cych bilitacji po przebytych chorobach neurologicznych zarówno od osób zdrowych jak i cierpi¹cych na infek- [32, 51, 67]. Czêstoœæ zaka¿eñ tymi bakteriami w tych cje pokarmowe. Nie wykaza³ w tych próbkach obec- grupach pacjentów mo¿e dochodziæ do 18% [19]. noœci bakterii tego gatunku. Tak, wiêc œrodowisko by- Najwa¿niejszym czynnikiem sprzyjaj¹cym zaka¿e- towania oraz sposób rozprzestrzeniania siê tych bakterii niom dróg moczowych Providencia spp. a zw³aszcza w obrêbie jednostek opieki medycznej nie zosta³y do 32 AGNIESZKA MASZEWSKA, ALEKSANDRA B£ASZCZYK, GNIESZKA TORZEWSKA, ANTONI RÓ¯ALSKI koñca wyjaœnione. Natomiast W h i t e l e y i wsp. [67] siê z ka¿dym rokiem migracjê ludzi na œwiecie. W tym wykazali, ¿e przeniesienie pacjenta z jednego oddzia- kontekœcie warto przytoczyæ ostatnie doniesienia o za- ³u na drugi mog³o spowodowaæ rozprzestrzenienie siê ka¿eniach P. alcalifaciens w sto³ówce szkolnej w Fukui infekcji uk³adu moczowego wywo³anej przez szczep City w Japonii w 2001 r. [40] i w szpitalu polowym P. stuartii nale¿¹cy do serogrupy O55. Armii Czeskiej stacjonuj¹cej w Turcji [6]). Znaczenie bakterii Providencia spp. zw³aszcza Pa³eczki Providencia mog¹ byæ te¿ czynnikiem P. alcalifaciens jako patogenów wywo³uj¹cych zaka¿e- etiologicznym bakteriemii, czêœciej u doros³ych mê¿- nia przewodu pokarmowego pocz¹tkowo ograniczano czyzn ni¿ kobiet. Bakteriemia ta mo¿e wynikaæ, lub do subkontynentu indyjskiego [19]. PóŸniej zwrócono mo¿e towarzyszyæ schorzeniom typowym dla osób uwagê na przypadki biegunek powodowane przez te w starszym wieku – kardiologicznym, neurologicznym bakterie u osób podró¿uj¹cych do krajów œródziemno- (stwardnienie rozsiane), zwi¹zanym z nadciœnieniem morskich oraz u dzieci. Czêsto pa³eczki te s¹ jednym krwi, diabetyków. Najwa¿niejszymi czynnikami sprzy- z kilku czynników etiologicznych tych biegunek, prze- jaj¹cymi posocznicy spowodowanej Providencia sp. s¹ wa¿nie wraz z enteropatogennymi i enterotoksycznymi parali¿ i obstrukcja dróg moczowych [3]. szczepami E. coli oraz bakteriami z rodzaju Campylo- bacter i Aeromonas [1]. Pierwszy przypadek biegunki u 11-miesiêcznego dziecka, wywo³anej przez Provi- 4. Czynniki chorobotwórczoœci Providencia spp. dencia (wówczas Eberthella) alcalifaciens opisano w 1944 r. [43]. Kolejne badania, przeprowadzone Do czynników wirulencji pa³eczek z rodzaju Pro- w ró¿nych oœrodkach, potwierdzi³y znacznie tych bak- videncia zalicza siê zdolnoœæ do adherencji do ko- terii jako czynnika etiologicznego zaka¿eñ przewodu mórek nab³onkowych oraz w przypadku P. stuartii do pokarmowego, w tym biegunek [60]. Stwierdzono, i¿ powierzchni sztucznych, a tak¿e w³aœciwoœci inwa- wœród izolatów klinicznych przewa¿a³y szczepy zali- zyjne typowe dla szczepów P. alcalifaciens, obecnoœæ czane do serogrupy O3 [49]. W 1977 K h o l odkova lipopolisacharydu (endotoksyny), produkcjê ureazy i wsp. [22] opisali przypadek ostrej infekcji pokarmo- przez czêœæ szczepów P. stuartii oraz wytwarzanie wej wywo³anej przez szczep P. alcalifaciens zaliczony "-ketokwasów (na drodze deaminacji aminokwasów) do serogrupy O2. Analizê zaka¿eñ przewodu pokar- pe³ni¹cych rolê sideroforów [19]. mowego u podró¿uj¹cych w rejon Morza Œródziem- Lipopolisacharyd (LPS, endotoksyna), zbudowany nego przeprowadzili H aynes i Hawkey [17]. z trzech regionów ró¿ni¹cych siê pod wzglêdem bu- Badacze ci stwierdzili, i¿ pa³eczki P. alcalifaciens by³y dowy chemicznej oraz funkcji biologicznych: lipidu A, odpowiedzialne za zaka¿enia u 10% pacjentów. Dla rdzenia i czêœci O-swoistej, stanowi jeden z g³ównych porównania czêstoœæ izolacji tych bakterii u chorych sk³adników b³ony zewnêtrznej bakterii Gram-ujem- nie podró¿uj¹cych wynosi 1,3%. Szczegó³owe bada- nych [53]. Lipid A stanowi centrum aktywnoœci bio- nia porównawcze czynników etiologicznych biegunek logicznej endotoksyny, której dzia³anie prowadzi do u dzieci poni¿ej 5 roku ¿ycia w Bangladeszu, wskaza³y uogólnionej wielonarz¹dowej niewydolnoœæ organi- na znacz¹cy udzia³ P. alcalifaciens w ich wywo³ywa- zmu, która czêsto jest przyczyn¹ œmierci [54]. Zró¿ni- niu. Warto jednak nadmieniæ, i¿ szczepy P. alcalifa- cowanie w budowie lipopolisacharydu (antygen O), ciens by³y czêœciej izolowane obok innych patogenów, obok rzêsek (antygen H) i otoczek (antygen K) jest w tym wy¿ej ju¿ wymienionych E. coli, Campylobac- podstaw¹ klasyfikacji serologicznej bakterii z rodzaju ter i Aeromonas, a tak¿e Vibrio cholerae, Shigella Providencia. Schemat typowania serologicznego bak- flexnerii oraz pierwotniaków Entamoeba histolytica terii P. alcalifaciens i P. stuartii opracowa³ w 1954 r. i Giardia lamblia, ni¿ w postaci czystej kultury. Po- E w i n g i wsp. [7], obejmowa³ on 56 antygenów O, dobne wyniki otrzymano w badaniach przeprowadzo- 28 typów antygenów H i 2 antygeny otoczkowe. PóŸ- nych w Sao Paulo w Brazylii. Wykaza³y one tak¿e zna- niej liczbê antygenów O zwiêkszono do 62 [9], a na- czenie P. alcalifaciens w tym szczepów inwazyjnych stêpnie do 63 po rekonstytuowaniu schematu Ewing’a w wywo³ywaniu biegunek [14]. Nale¿y te¿ wskazaæ na przez Pennera i wsp. [50]. Obejmuje on 17 sero- doniesienia nie potwierdzaj¹ce znaczenia P. alcalifa- grup O reprezentowanych przez szczepy P. stuartii oraz ciens jako bakterii wywo³uj¹cej biegunki (np. zaka¿e- 46 serogrup O reprezentowanych przez szczepy P. alca- nia w Denver USA [13] w Braunschweig Niemcy [28]). lifaciens i P. rustigianii, gatunku, który wczeœniej za- Przedstawione wy¿ej doniesienia na temat zaka¿eñ liczano do P. alcalifaciens jako biogrupa 3. Oddzielny P. alcalifaciens wskazuj¹ na ich zwi¹zek z okreœlonymi schemat typowania serologicznego P. rettgerii opra- miejscami wystêpowania, najczêœciej z krajami o kli- cowali Namioka i Sakazaki [41], obejmuje on macie ciep³ym i gor¹cym. Nale¿y jednak w tym miejs- 34 antygeny O, 26 antygenów H i 1 antygen K. cu zwróciæ uwagê na zacieranie siê granic wystêpo- Dotychczas podjêto badania podstaw moleku- wania patogenów, ze wzglêdu na du¿¹ i zwiêkszaj¹c¹ larnych klasyfikacji serologicznej P. alcalifaciens BAKTERIE Z RODZAJU PROVIDENCIA – TAKSONOMIA, EPIDEMIOLOGIA, CHOROBOTWÓRCZOŒÆ 33 i P. stuartii. Ich celem jest ustalenie struktury chemicz- 1. fimbrie typu I, tj. fimbrie MS (mannose sensitive nej antygenów O szczepów reprezentuj¹cych poszcze- – mannozo-wra¿liwe), odpowiedzialne za agluty- gólne serogrupy schematu Ewing’a i zidentyfikowa- nacjê krwinek œwinki morskiej, aglutynacji hamo- nie w obrêbie tych antygenów epitopów wi¹¿¹cych wanej przez dodanie do œrodowiska mannozy; swoiste przeciwcia³a anty-O. Wyniki tych badañ w od- 2. mannozo-oporne fimbrie MR/P (mannose-resi- niesieniu do wybranych serogrup ilustruje Tabela III. stant Proteus-like fimbriae), powoduj¹ce aglu- Badane antygeny O okaza³y siê zawieraæ oprócz typo- tynacjê erytrocytów ró¿nych gatunków zwierz¹t; wych sk³adników, wczeœniej wykrywanych w czêœciach 3. mannozo-oporne hemaglutyniny MR/K (man- O-swoistych LPS bakterii z rodziny Enterobacteria- nose-resistant Klebsiella-like hemagglutinins), ceae, tak¿e sk³adniki wczeœniej nie zidentyfikowane warunkuj¹ce aglutynacjê krwinek taninowanych lub rzadko obecne. Do nich nale¿y zaliczyæ: 4-(N-ace- [44, 45]. tyl-L-aspart-4-yl)amino-4,6-dideoksy-D-glukozê (D- Ekspresjê fimbrii u uropatogennych bakterii mo¿- Qui4N(AspAc) wykryt¹ w P. stuartii O4 [23] i O33 na oceniano nie tylko na podstawie zdolnoœci do he- [61], N-g[(R/S)-1-karboksyetyl]-L-lizynê (alaninolizynê maglutynacji, ale równie¿ ich zdolnoœci do wi¹zania – AlaLys) zwi¹zan¹ z kwasem glukuronowym lub ga- siê z nab³onkiem dróg moczowych czy te¿ z po- lakturonowym, odpowiednio w P. alcalifaciens O23 wierzchni¹ cewników urologicznych. Doniesienia [62] i P. rustigianii O14 [24], 3-formamido-3,6-dideo- o czêstoœci ekspresji ró¿nych rodzajów fimbrii u Pro- ksy-D-galaktozê (Fuc3Nfo) obecn¹ w P. alcalifaciens videncia sp. s¹ niejednoznaczne. M o b l e y i wsp. O21 [25], jak równie¿ aminokwasy – serynê, alaninê [33] stwierdzili, i¿ szczepy izolowane z przypadków podstawiaj¹ce kwasy uronowe lub amino-deoksy-hek- bakteriurii u osób starszych d³ugotrwale cewnikowa- sozy w LPS P. stuartii O43 [46] i O57 [26] oraz nych silnie wi¹za³y siê do nab³onka dróg moczowych. P. alcalifaciens O35 [55]. Niektóre z wymienionych Nie wykazano zaœ silnej korelacji pomiêdzy wystêpo- rzadkich sk³adników wchodzi³y w sk³ad determinant waniem fimbrii typu I u tych szczepów (s³abe wi¹zanie antygenowych lub stanowi³y sk³adniki immunodomi- bia³ka Tamma Horsfalla) a zjawiskiem adherencji, jak nuj¹ce epitopów wi¹zanych przez swoiste surowice równie¿ czasem utrzymywania siê bakteriurii i inten- anty-O. Wykazano m.in. znaczenie D-Qui4N(AspAc) sywnoœci¹ procesu adhezji. Stwierdzono natomiast ko- w swoistoœci LPS P. stuartii O4 i O33 [23,61], oraz relacjê pomiêdzy wystêpowaniem u szczepów P. stu- immunodominuj¹c¹ rolê AlaLys w reakcji LPS P. ru- artii fimbrii MR/K i przyleganiem do powierzchni stigianii O14 [24] i P. alcalifiaciens O23 [62] z suro- cewników urologicznych oraz wystêpowaniem u pa- wicami homologicznymi. Bliskie pokrewieñstwo bak- cjentów w d³u¿szym czasie bakteriurii. Fimbrie typu I terii z rodzaju Providencia z pa³eczkami Proteus wydaj¹ siê odgrywaæ wiêksz¹ rolê u szczepów wywo- znajduje te¿ odzwierciedlenie w reakcjach krzy¿o- ³uj¹cych bakteriuriê utrzymuj¹c¹ siê w krótkim okre- wych pomiêdzy LPS tych bakterii i heterologicznymi sie czasu [19, 33]. Badano te¿ wzajemne relacje po- surowicami anty-O. Znajomoœæ struktury chemicznej miêdzy bakteriami P. stuartii i E. coli kolonizuj¹cymi antygenów O tych bakterii pozwala na identyfikacje razem cewniki urologiczne w œrodowisku sztucznego wspólnych epitopów odpowiedzialnych za te reakcje, moczu. Ustalono liczbê bakterii obu gatunków przyle- co jest szczególnie istotne, kiedy planuje siê u¿yæ gaj¹cych do cewnika i œrodowisku p³ynnym. Stwier- w praktyce epidemiologicznej schematów serologicz- dzono wiêksz¹ liczbê bakterii P. stuartii na cewniku, nego typowania wspomnianych bakterii, czêsto wystê- a E. coli w moczu [12]. Potwierdza to znaczenie fimbrii puj¹cych w tym samym materiale klinicznym. Wspól- MR/K w przyleganiu bakterii do powierzchni sztucz- ny fragment trisacharydowy wystêpuje w antygenach nych, choæ nie mo¿na wykluczyæ dzia³ania jeszcze in- O P. stuartii O18 i Proteus gatunku genomowego 4 nych czynników, warunkuj¹cych lepsze przyleganie [23] oraz P. alcalifaciens O21 i P. vulgaris O47 [25]. do cewnika bakterii P. stuartii ni¿ pa³eczek E. coli. Wspólny sk³adnik D-Qui4N(AspAc) jest odpowie- Szczepy uropatogenne P. stuartii i P. rettgeri wy- dzialny za reakcje krzy¿owe w uk³adach surowice twarzaj¹ enzym ureazê, rozk³adaj¹cy mocznik do amo- anty-O-heterologiczne – LPS P. stuartii O33 i P. mira- niaku i dwutlenku wêgla. W efekcie dzia³ania tego bilis O38 [61], a AlaLys za reaktywnoœæ krzy¿ow¹ enzymu podnosi siê pH œrodowiska, co prowadzi do P. alcalifaciens O23 i P. rustigianii O14, P. myxo- krystalizacji wêglanu apatytu i struwitu, z których for- faciens i P. mirabilis O13 [24, 62]. muj¹ siê kamienie moczowe. Wymienione kryszta³y LPS form g³adkich bakterii Gram-ujemnych mo¿e odk³adaj¹ siê na tak¿e na powierzchni cewników warunkowaæ ich opornoœæ na dzia³ania surowicy. Ba- zmniejszaj¹c ich œwiat³o [19, 34]. Stwierdzono, i¿ 30% dania P. rettgeri wykaza³y, ¿e s¹ wra¿liwe na czynniki szczepów P. stuartii produkuje ureazê, u tych bakterii obecne w surowicy tj. dope³niacz i lizozym [42]. enzym ten jest indukowany przez mocznik [66]. Ure- Pa³eczki Providencia wytwarzaj¹ co najmniej trzy aza P. stuartii charakteryzuje siê mas¹ cz¹steczkow¹ rodzaje fimbrii lub afimbriowych aglutynin. S¹ to: 230 kDa i jest metaloproteinaz¹ zbudowan¹ z dwóch 34 AGNIESZKA MASZEWSKA, ALEKSANDRA B£ASZCZYK, GNIESZKA TORZEWSKA, ANTONI RÓ¯ALSKI

Tabela III Struktura chemiczna polisacharydów O-swoistych (OPS) Providencia sp. (piœmiennictwo w tekœcie oraz O49 – [5]; O34 i O35 – [55], O30 – [27], O29 i O36 (dane nie opublikowane)

Serogrupa Struktura chemiczna OPS O4 $-D-Quip4N(Ac-L-Asp) 1 ↓ 6 → → → → 6)-$-D-Galp-(1 3)-$-D-GlcpNAc-(1 3)-$-D-Galp-(1 6)-$-D-GlcpNAc-(1- O14 →4)-"-D-GalNAc-(1→3)-"-D-GlcNAc-(1→3)-"-D-GalA-(1→ 6 ↑ 2 2S,8S-AlaLys → → → → → O18 4)-$-D-Quip3NAc-(1 6)-"-D-GlcpNAc-(1 4)-$-D-GlcpA-(1 3)-"-D-GalpNAc-(1 → → → → → O21 4)-"-D-GalpNAc-(1 4)-"-D-GalpNAc-(1 3)-$-D-GalpNAc-(1 3)-"-D-GalpA-(1 4 ↑ 1 "-D-Fucp3NFo O23 →4)-"-D-GalNAc-(1→3)-"-D-GlcNAc-(1→3)-"-D-GalA-(1→ 6 ↑ 2 2S,8S-AlaLys → → → → O29 3)-"-L-FucpNAc(1 3)-"-D-GlcpNAc(1 6)-"-D-GlcpNAc(1 4 ↑ "-D-Glcp O30 →4)-$-D-GlcpAN-(1→4)-$-D-GlcpAN-(1→3)-"-D-FucpNAc4N-(1→ →2)-$-D-Quip4NFm-(1→2)-$-D-Ribf4-(1→ → → → → → O33 6)-"-D-GlcpNAc-(1 4)-"-D-GalpA-(1 3)-"-D-GlcpNAc-(1 3)-$-D-Quip4N(Ac-D-Asp)-(1 O34 →4)-"-L-Fucp-(1→2)-$-D-Glcp-(1→3)-$-D-GlcpNAc-(1→4)-$-D-GlcpA-(1→4)- "-L-Fucp-(1→2)-"D-Man-(1→ 3 ↑ "-GalpNAc O35 →4)-$-D-GlcA (1→3)-$-D-GalNAc-(1→3)-"-D-GalNAc-(1→6)-"-D-Glc-(1→ 6 ↑ $-Qui4N-L-Ala-L-Ala → → → → O36 3)-"-L-6dTalp-(1 3)-"-D-GlcpNAc-(1 7)-$-Kdop-(2 2  OAc (~ 80%) O43 →4)-$-D-GlcA-(1→3)-$-D-GalA-(1→3)-$-D-GlcNAc-(1→2)-"-D-Rha4NAc-(1→ 6 ↑ L-Ser O44 →3)-"-L-Fuc-(1→3)-"-D-Glc-(1→4)-"-L-Qui-(1→3)-"-D-GlcNAc-(1→4)-"-D-GalNAc-(1→ 4 ↑ $-D-GlcA O47 "-L-Rhap 1 ↓ 3 →3)-"-D-GlcpNAc-(1→2)-$-D-Galp-(1→4)-$-D-Manp-(1→3)-$-D-Manp-(1→4)-$-D-GlcpA-(1→ O49 →6)-$-D-Galp-(1→3)-$-D-GalNpAc-(1→3)-"-Galp(1→ O57 →3)-$-D-GlcNAc-(1→2)-"-D-Gal-(1→3)-"-L-Rha-(1→4)-"-D-Glc-(1→4)-"-D-GalA-(1→ 6 ↑ L-Ala BAKTERIE Z RODZAJU PROVIDENCIA – TAKSONOMIA, EPIDEMIOLOGIA, CHOROBOTWÓRCZOŒÆ 35 podjednostek, z których ka¿da sk³ada siê z trzech po- wykaza³y obecnoœæ bakterii zwi¹zanych z powierzch- lipeptydów a 73 kDa, b 10 kDa, g 9 kDa. ni¹ enterocytów w miejscach pozbawionych mikro- Strukturê enzymu ureazy P. stuartii mo¿na zapisaæ kosmków oraz wyd³u¿one, uszkodzone i zwakuolizo- " $ ( w nastêpuj¹cej formule ( 1, 2, 2)2. Na ka¿d¹ pod- wane mikrokosmki. W pobli¿u bakterii przylegaj¹cych " $ ( jednostkê 1, 2, 2 ureazy tych bakterii przypadaj¹ do b³ony komórkowej w cytoplazmie komórek wi- dwa atomy niklu, tworz¹ce wi¹zania koordynacyjne doczna by³a polimeryzacja komponentów cytoszkie- z resztami aminokwasowymi podjednostek [34, 39]. letu, bakterie by³y rozmieszczone zarówno w cyto- Ureaza P. stuartii jest kodowana plazmidowo, zaœ plazmie jak i w wakuolach. Przedstawione obserwacje P. rettgerii chromosomalnie, enzym ten u tych dwóch wskazuj¹ na podobieñstwa procesu penetracji nab³on- bakterii charakteryzuje siê du¿ym podobieñstwem, co ka jelitowego u Providencia sp. i Shigella sp. Opisano wykazano pos³uguj¹c siê metod¹ hybrydyzacji DNA tak¿e drugi sposób wnikania bakterii P. alcalifaciens [10, 35]. Mniejsz¹ homologiê wykazano natomiast po- do warstwy nab³onka jelitowego, polegaj¹cy na nisz- równuj¹c ureazê tych dwóch bakterii i P. mirabilis. Nie czeniu po³¹czeñ miêdzykomórkowych i wnikaniu stwierdzono homologii pomiêdzy ureaz¹ Providencia pomiêdzy enterocyty. Ten mechanizm wnikania jest ssp. oraz P. vulgaris, M. morganii i K. pneumoniae podobny do penetracji enterocytów przez Salmonella [21]. Johnson i wsp. [20], pos³uguj¹c siê modelem enterica sv. Typhimurium. Mechanizm niszczenia mysim i szczurzym zbadali przebieg zaka¿enia dróg po³¹czeñ miêdzykomórkowych przez P. alcalifaciens moczowych dwoma szczepami P. stuartii ró¿ni¹cymi i wnikania pomiêdzy enterocyty nie jest wyjaœniony siê ekspresj¹ czynników chorobotwórczoœci. U¿yto [21]. Pos³uguj¹c siê modelem szczurzym wykazano szczepu HO wytwarzaj¹cego ureazê, fimbrie i wyka- mo¿liwoœci przemieszczania siê bakterii P. alcalifa- zuj¹cego zdolnoœci do przylegania do nab³onka dróg ciens ze œwiat³a jelita do mezenterialnych wêz³ów moczowych oraz szczepu RO nie posiadaj¹cego tych ch³onnych œledziony oraz w¹troby [63]. cech. Stwierdzono, i¿ szczep HO wykazywa³ silniej- Dotychczas w literaturze mo¿na znaleŸæ sprzeczne sz¹ zdolnoœæ do zasiedlania pêcherza i nerek, ponadto dane dotycz¹ce miejsca kodowania w³aœciwoœci in- w nastêpstwie infekcji tym szczepem obserwowano wazyjnych P. alcalifaciens. Badania M agalhaes ostre zapalenia miedniczek nerkowych oraz œródmi¹¿- i wsp. [29] oraz M u r a t y i wsp. [40] wskazywa³y na szowe zapalenia nerek z uszkodzeniem tkanek. Bakte- zale¿noœæ pomiêdzy posiadaniem przez P. alcalifa- rie szczepu RO wyizolowano z moczu, pêcherza i ne- ciens plazmidów okreœlonej wielkoœci i zdolnoœci¹ do rek zwierz¹t doœwiadczalnych w znacznie mniejszej inwazji komórek Caco-2 i HeLa. Inni badacze [14, 46] liczbie w porównaniu ze szczepem HO. Stwierdzono, nie potwierdzili tych obserwacji i przedstawili dane i¿ przebieg infekcji u myszy wywo³anej przez szczep przemawiaj¹ce za umiejscowieniem tych genów na HO P. stuartii by³ bardzo podobny do przebiegu zaka- chromosomie. Próby uzyskania mutantów nieinwazyj- ¿enia tych zwierz¹t przez uropatogenny szczep E. coli. nych P. alcalifaciens powiod³y siê niedawno [52]. Nie- W obu przypadkach wyizolowano zbli¿on¹ liczbê bak- zdolne do wnikania do linii Hep2 mutanty transpozo- terii z moczu i narz¹dów uk³adu moczowego oraz ob- nowe tych bakterii nie wytwarza³y, wydzielanego do serwowano podobne zmiany histologiczne [15]. œrodowiska, bia³ka o masie cz¹steczkowej 28 kDa. Mechanizmy inwazji przez bakterie P. alcalifaciens Mo¿na wiêc przypuszczaæ, i¿ bia³ko to jest jednym i P. rustigianii nab³onka jelita nie zosta³y w pe³ni wy- z produktów bakterii warunkuj¹cych inwazyjnoœæ. jaœnione. Wykazano zdolnoœæ tych bakterii do inwazji Autorzy tej pracy w Zak³adzie Immunobiologii m.in. komórek HEp2 (ludzki rak krtani), HeLa (ludzki Bakterii U£ podjêli kompleksowe badania cech i me- rak szyjki macicy), Caco-2 (ludzki nab³onek raka okrê¿- chanizmów chorobotwórczoœci P. stuartii i P. alcalif- nicy) i Vero (fibroblasty nerki ma³py zielonej afry- caciens. Wstêpne wyniki tych badañ potwierdzi³y kañskiej) [19, 43]. Proces penetracji zapewne jest po- m.in. w³aœciwoœci inwazyjne i cytotoksyczne pa³eczek przedzony adherencj¹ do komórek eukariotycznych, P. alcaifaciens [30], nie stwierdzono tych cech u bak- warunkowan¹ obecnoœci¹ na tych bakteriach hemaglu- terii P. stuartii, które wykaza³y bardzo du¿e zdolnoœci tynin MR/K i fimbrii MR/P lub MS (typu I). Nie wy- do przylegania do cewników urologicznych, silniejsze jaœniono jednak ich rzeczywistego udzia³u w procesie od innych badanych uropatogenów [3]. przylegania do nab³onka [45]. Obserwacje mikrosko- powe wskazuj¹ na to, i¿ zjawisko inwazyjnoœci prze- biega na drodze endocytozy. Proces inwazji komórek 5. Podsumowanie nab³onkowych przez P. alcalifaciens zachodzi z udzia- ³em mikrofilamentów komórkowych, a penetracja nie Bakterie z rodzaju Providencia, odkryte w latach przebiega na drodze endocytozy zale¿nej od recepto- 40-tych ubieg³ego wieku, przez pewien okres czasu rów, jest te¿ niezale¿na od kwaœnego œrodowiska endo- pozostawa³y jakby w cieniu innych patogenów z rodzi- somów [2]. Obserwacje w mikroskopie elektronowym ny Enterobacteriaceae. Wywo³ywa³y one zaka¿enia 36 AGNIESZKA MASZEWSKA, ALEKSANDRA B£ASZCZYK, GNIESZKA TORZEWSKA, ANTONI RÓ¯ALSKI jelitowe na ograniczonych obszarach (P. alcalifaciens) 9. Ewing W.H.: The Tribe Proteae. (w): Identification of Ente- lub by³y (jednym z wielu) czynnikiem etiologicznym robacteriaceae red. P.R. Edwards, Elsevier, New York, 1986, zaka¿eñ dróg moczowych (P. stuartii, P. rettgerii). s. 454–459 10. Farmer III J.J., Hickman F.W., Brenner D.J., Schreiber M., Znacznie ¿ywsze zainteresowanie tymi patogenami Rickenbach D.G.: Unusual Enterobacteriaceae: “Proteus obserwujemy od kilku lat. Wynika to z wiêkszego zna- rettgeri” that “change” into Providencia stuartii. J. Clin. czenia P. alcalifaciens jako bakterii bêd¹cych przy- Microbiol. 6, 373–378 (1977) czyn¹ biegunek u podró¿uj¹cych oraz P. stuartii, pa- 11. Farmer III J.J., Davis B.R., Hickman-Brenner F.W., ³eczek wywo³uj¹cych zaka¿enia uk³adu moczowego McWhorter A., Huntley-Carter G.P., Asbury M.A., Riddle C., Wathen-Gardy H.G., Elias C., Fanning G.R., Steigerwalt o osób kateteryzowanych, zw³aszcza w podesz³ym A.G., O’Hara C.M., Morris G.K., Smith P.B., Brenner D.J.: wieku. Te dwa fakty w powi¹zaniu, z nie poruszonym Biochemical identification of new species and biogroups of w tym artykule problemem opornoœci szczepów, Enterobacteriaceae isolated from clinical specimens. J. Clin. zw³aszcza szpitalnych sprawiaj¹, i¿ konieczne wydaje Microbiol. 21, 46–76 (1985) siê byæ podjêcie szerszych, bardziej gruntownych ba- 12. Fletcher M., Oppenheimer S.R., Warren J.W.: Colonization of dañ czynników odpowiedzialnych za infekcje tymi urinary catheters by Escherichia coli and Providencia stuartii in a laboratory model system. J. Urol. 152, 232–236 (1994) bakteriami. W artykule wspomniano o kilku potencjal- 13. Graber C.D., Lincoln A.F.: Infantile diarrhea in the Denver nych cechach chorobotwórczoœci – trzech rodzajach area: significance of Proteus-Providencia organism. Pedia- wytwarzanych fimbrii, zdolnoœci do przylegania, w³aœ- trics, 16, 585–589 (1995) ciwoœciach inwazyjnych, LPS oraz niewra¿liwoœci na 14. Guth B.E.C., Perrella E.: Prevalence of invasive ability and dzia³anie dope³niacza. Ekspresja tych cech u szczepów other virulence-associated characteristics in Providencia chorobotwórczych, ale tak¿e ich kodowanie genetycz- alcalifaciens strains isolated in Sao Paulo, Brazil. J. Med. Microbiol. 45, 459–462 (1996) ne oraz rzeczywiste znaczenie w chorobotwórczoœci 15. Hagberg L., Engberg I., Freter R., Lam J., Olling S., Edén.: powinny byæ objête szerszymi badaniami. Podjêcia Ascending, unobstructed urinary tract infection in mice w przysz³oœci kompleksowych badañ wymagaj¹ tak¿e caused by pyelonephritogenic Escherichia coli of human w³aœciwoœci cytotoksyczne P. alcalifaciens oraz zdol- origin. Infect. Immun. 40, 273–283 (1983) noœæ P. stuartii do tworzenia biofilmu, zarówno wtedy 16. Hawkey P.M., Penner J.L., Potten M.R., Stephens M., Barton gdy bakterie te rosn¹ w czystej kulturze, jak i wspól- L.J., Speller D.C.E.: Prospective survey of fecal, urinary tract and environmental colonization by Providencia stuartii in nie z innymi bakteriami. two geriatric wards. J. Clin. Microbiol. 16, 422–426 (1982) 17. Haynes J., Hawkey P.M.: Providencia alcalifaciens and travellers’ diarrhea. BMJ, 299, 94–95 (1989) 18. Hickman-Brenner F.W., Farmer III J.J., Steigerwalt A.G., Piœmiennictwo Brenner D.J.: Providencia rustigianii: a new species in the familiy Enterobacteriaceae formerly known as Providencia 1. Albert M.J., Faruque A.S.G., Mahalanabis D.: Association alcalifaciens biogroup 3. J. Clin. Microbiol. 17, 1057–1060 of Providencia alcalifaciens with diarrhea in children. (1983) J. Clin. Microbiol. 36, 1433–1435 (1998) 19. Janda J.M., Abbot S.L.: The Enterobacteriaceae, ASM Press, 2. Albert M.J., Ansaruzzaman M., Bhuiyan N.A., Neogi P.K.B., Washington, 2006, s. 279–299 Faruque A.S.G.: Characteristics of invasion of HEp-2 cells 20. Johnson D.E., Lockatell C.V., Hall-Craigs M., Mobley by Providencia alcalifaciens. J. Med. Microbiol. 42, 186–190 H.L.T., Warren J.W.: Uropathogenicity in rats and mice of (1995) Providencia stuartii from long-term catheterized patients. 3. B³aszczyk A.: W³aœciwoœci adhezyjne i inwazyjne szczepów J. Urol. 138, 632–635 (1987) Providencia stuartii wyizolowanych z cewników urologicz- 21. Jones B.D., Mobley H.L.T.: Genetic and biochemical diver- nych. Rozprawa Doktorska. Uniwersytet £ódzki, 2005 sity of ureases of Proteus, Providencia and Morganella 4. Brenner D.J., Farmer III J.J., Fanning G.R., Steigerwalt A.G., species isolated from urinary tract infection. Infect. Immun. Klykken P., Wathen H.G., Hickman F.W., Ewing W.H.: Deo- 55, 2198–2203 (1987) xyribonucleic acid relatedness of Proteus and Providencia 22. Kholodkova E.V., Kriukov I.M., Baturo A.P., Lifshit M.B., species. Int. J. Syst. Bacteriol. 28, 269–282 (1978) Glebovskaia M.A.: Etiologic role of bacteria of the genus 5. Bushmarinov I.S., Ovchinnikova O.G., Kocharova N.A., Providencia in acute intestinal diseases. Zh. Mikrobiol. Epi- Blaszczyk A., Toukach F.V., Torzewska A., Shashkov A.S., demiol. Immunobiol. 12, 20–23 (1977) Knirel Y.A., Rozalski A.: Structure of the O-polysaccharide 23. Kocharova N.A., Torzewska A., Zatonsky G.V., Blaszczyk of Providencia stuartii O49. Carbohydr. Res. 339, 1557–1560 A., Bystrova O.V., Shashkov A.S., Knirel Y.A. Rozalski A.: (2004) Structure of the O-polysaccharide of Providencia stuartii O4 6. Chlibek R., Jirus J., Beran J.: Diarrhea outbreak among Czech containing 4-(N-acetyl-L-aspart-4-yl) amino-4,6-dideoxy-D- Army field hospital personnel caused by Providencia alcali- glucose. Carbohydr. Res. 339, 195–200 (2004) faciens. J. Travel Med. 9, 151–152 (2002) 24. Kocharova N.A., Zatonsky G.V., Torzewska A., Macieja Z., 7. Ewing W.H., Tanner K.E., Dennard D.A.: The Providence Bystrova O.V., Shashkov A.S., Knirel Y.A., Rozalski A.: group: an intermediate group of enteric bacteria. J. Infect. Structure of the O-specific polysaccharide of Providencia Dis. 94, 134–140 (1954) rustigianii O14 containing Ne-[(S)-1-carboxyethyl]-Na-(D- 8. Ewing W.H.: The tribe Proteeae: its nomenclature and taxo- galacturonoyl)-L-lysine. Carbohydr. Res. 338, 1009–1016 nomy. Int. Bull. Bacteriol. Nomencl. 12, 93–102 (1962) (2003) BAKTERIE Z RODZAJU PROVIDENCIA – TAKSONOMIA, EPIDEMIOLOGIA, CHOROBOTWÓRCZOŒÆ 37

25. Kocharova N.A., Maszewska A., Zatonsky G.V., Bystrova 42. Nawrot U., Mokracka-Latajka G., Grzybek-Hryncewicz J., OV., Ziolkowski A., Torzewska A., Shashkov A.S., Knirel Krzy¿anowska B., Jankowski S.: Bactericidal activity of nor- Y.A., Rozalski A.: Structure of the O-polysaccharide of Pro- mal human serum against Morganella, Proteus and Provi- videncia alcalifaciens O21 containing 3-formamido-3,6-di- dencia strains. Acta Microbiol. Polon. 44, 55–61 (1995) deoxy-D-galactose. Carbohydr. Res. 338, 1425–1430 (2003) 43. O’ Hara Mohr C., Brenner F.W., Miller J.M.: Classification, 26. Kocharova N.A., Bushmarinov I.S., Ovchinnikova O.G., identification, and clinical significance of Proteus, Providen- Toukach F.V., Torzewska A., Shashkov A.S., Knirel Y.A., cia, and Morganella. Clin. Microbiol. Rev. 13, 534–546 (2000) Rozalski A.: The structure of the O-polysaccharide from the 44. Old D.C., Adegbola R.A.: Hemagglutinins and fimbriae of lipopolysaccharide of Providencia stuartii O57. Carbohydr. Morganella, Proteus and Providencia. J. Med. Microbiol. 15, Res. 340, 775–780 (2005) 551–564 (1982) 27. Kocharova N.A., Ovchinnikova O.G., Torzewska A., Sha- 45. Old D.C., Scott S.S.: Hemagglutinins and fimbriae of Provi- shkov A.S., Knirel Y.A., Rozalski A.: The structure of the dencia spp. J. Bacteriol. 146, 404–408 (1981) O-polysaccharide from the lipopolysaccharide of Providencia 46. Ovchinnikova O.G., Kocharova N.A., Torzewska A., Blasz- alcalifaciens O30. Carbohydr. Res. 341, 786–790 (2006) czyk A., Shashkov A.S, Knirel Y.A., Rozalski A.: The struc- 28. Kocharova N.A., B³aszczyk A., Zatonsky G.V., Torzewska A., ture of the O-polysaccharide from the lipopolysaccharide of Bystrova O.V., Shashkov A.S., Knire, Y.A., Rozalski A.: Providencia stuartii O43 containing an amide of D-galacturo- Structure and cross-reactivity of the O-antigen of Providencia nic acid with L-serine. Carbohydr. Res. 340, 1407–1411 (2005) stuartii O18 containing 3-acetamido-3,6-dideoxy-D-glucose. 47. Penner J.L., Hinton N.A., Duncan I.B.R., Hennessy J.N., Carbohydr. Res. 339, 409–413 (2004) Whiteley G.R.: O serotyping of Providencia stuartii isolates 29. Magalhaes V., Leal N.C., Melo V.M., Sobreira M., Magalhaes collected from twelve hospitals. J. Clin. Microbiol. 9, 1–14 M.: Invasion of HeLa cells by Providencia alcalifaciens pre- (1979) sumably is plasmid-encode. Mem. Inst. Oswaldo Cruz, 91, 48. Penner J.L., Hinton N.A., Hamilton L.J., Hennessy J.N.: 767–768 (1996) Three episodes of nosocomial urinary tract infections cau- 30. Maszewska A.: Charakterystyka zjawiska inwazyjnoœci oraz sed by one O-serotype of Providencia stuartii. J. Urol. 125, w³aœciwoœci cytotoksycznych enteropatogennych szczepów 668–671 (1981) Providencia alcalifaciens. Rozprawa Doktorska. Uniwersy- 49. Penner J.L., Fleming P.C., Whitey G.R., Hennessy J.N.: tet £ódzki, 2005 O-serotyping Providencia alcalifaciens. J. Clin. Microbiol. 31. Mathan M.M., Mathan V.I., Albert M.J.: Electron micro- 10, 761–765 (1979) scopic study of the attachment and penetration of rabbit inte- 50. Penner J.L., Hinton N.A., Hennesy J.N., Whitley G.: Recon- stinal epithelium by Providencia alcalifaciens. J. Pathology stitution of the somatic (O) antigenic scheme for Providen- 171, 67–71 (1993) cia and preparation of O-typing antisera. J. Infect. Dis. 133, 32. McHale P.J., Walker F., Scully B., English L., Keane C.T.: 283–292 (1976) Providencia stuartii infections: a review of 117 cases over 51. Rahav G., Pinco E., Silbaq F., Bercovier H.: Molecular epi- an eight year period. J. Hosp. Infect. 2, 155–165 (1981) demiology of catheter-associated bacteriuria in nursing home 33. Mobley H.L.T., Chippendale G.R., Tenney J.H., Mayrer patients. J. Clin. Microbiol. 32, 1031–1034. (1994) A.R., Crips L.J., Penner J.L., Warren J.W.: MR/K hemagglu- 52. Rahman M., Monira S., Nahar S., Ansaruzzaman M., Alam tination of Providencia stuartii correlates with adherence to K., Alam M., Albert M.J.: TnphoA mutants of Providencia catheters and with persistence in catheter-associated bacte- alcalifaciens with altered invasiveness of HEp-2 cells. J. Med. riuria. J. Infect. Dis. 157, 264–271 (1988) Microbiol. 51, 682–686 (2002) 34. Mobley H.L.T., Hausinger R.P.: Microbial ureases: signifi- 53. Ró¿alski A.: Lipopolisacharyd bakterii Gram-ujemnych cance, regulation and molecular characterization. Microbiol. – struktura chemiczna, aktywnoœæ biologiczna i znaczenie Rev. 53, 85–108 (1989) w chorobotwórczoœci. I. Struktura chemiczna i w³aœciwoœci 35. Mobley H.L.T., Chippendale G.R., Fraiman M.H., Tenney fizyko-chemiczne lipopolisacharydów, Post. Mikrobiol. 34, J.H., Warren J.W.: Variable phenotypes of Providencia stu- 289–315 (1995) artii due to plasmid-encoded traits. J. Clin. Microbiol. 22, 54. Ró¿alski A., Torzewska A., Bartodziejska B., Babicka D., 851–853 (1985) Kwil I., Perepelov A.V., Kondakova A.N., Senchenkova S.N., 36. Muller H.E.: Providencia friedericiana, a new species isola- Knirel Y.A., Vinogradov E.V.: Struktura chemiczna, swo- ted form penguins. Int. J. Syst. Bacteriol. 33, 709–715 (1983) istoœæ antygenowa znaczenie w chorobotwórczoœci lipopoli- 37. Muller H.E., O’Hara C.M., Fanning G.R., Hickman-Brenner sacharydu (LPS, endotoksyna) na przyk³adzie bakterii Pro- F.W., Swenson J.M., Brenner D.J.: Providencia heimbachae, teus vulgaris. Wiadomoœci Chem. 56, 585–604 (2002) a new species of Enterobacteriaceae isolated from animals. 55. Ró¿alski A., Kocharova N.A., Torzewska A., Bystrova O.V., Int. J. Syst. Bacteriol. 36, 252–256 (1986) B³aszczyk A., Ovchinnikova O.G., Maszewska A., Bushma- 38. Muller H.E.: Occurrence and pathogenic role of Morganella- rinov I.S., Wykrota M., Shashkov A.S., Knirel Y.A.: Mole- Proteus-Providencia group bacteria in human feces. J. Clin. cular basis of the serological classification of bacteria from Microbiol. 23, 404–405 (1986) the genus Providencia. Materia³y Naukowe VIII Konferen- 39. Mulrooney S.B., Lynch M.J., Mobley H.L.T., Hausinger R.P.: cji „Biologia Molekularna w diagnostyce i biotechnologii”, Purification, characterization and genetic organization of re- SSGW Warszawa, 2005, s. 110–113 combinant Providencia stuartii urease expressed by Esche- 56. Sobreira M., Leal N.C., Magalhaes M., Guth B.E.C., Alme- richia coli. J. Bacteriol. 170, 2202–2207 (1988) ida A.M.P.: Molecular analysis of clinical isolates of Provi- 40. Murata T., Iida T., Shiomi Y., Tagomori K., Akeda Y., Yanagi- dencia alcalifaciens. J. Med. Microbiol. 50, 29–34 (2001) hara I., Mushiake S., Ishiguro F., Honda T.: A large outbreak 57. Solberg C., Matsen J.M.: Infections with providence bacilli. of foodborne infection attributed to Providencia alcalifa- A clinical and bacteriologic study. Am. J. Med. 50, 241–246 ciens. J. Infect. Dis. 184, 1050–155 (2001) (1971) 41. Namioka S., Sakazaki R.: Etude sur les Retgerella. Ann.Inst. 58. Somvanshi V.S., Lang E., Straubler B., Sproer C., Shuman Pasteur (Paris), 94, 485–499 (1958) P., Ganguly S., Saxena A.K., Stackebrand E.: Providencia 38 AGNIESZKA MASZEWSKA, ALEKSANDRA B£ASZCZYK, GNIESZKA TORZEWSKA, ANTONI RÓ¯ALSKI

vermicola sp. nov., isolated form infvective juveniles of are resistant to lytic activity of serum complement. J. Med. entomopatghogenic nematode Steinernema thermopilum. Microbiol. 52, 633–636 (2003) Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 56, 629–633 (2006) 64. Warren J.W.: Providencia stuartii: a common cause of anti- 59. Stickler D., Fawcett C., Chawla J.C.: Providencia stuartii: biotic-resistant bacteriuria in patients with long-term indwel- a search for its natural habitat. J. Hosp. Infect. 6, 221–223 ling catheters. Rev. Infect. Dis. 8, 61–67 (1986) (1985) 65. Warren J.W., Tenney J.H., Hoopes J.M., Muncie H.L., 60. Stuart C.A., Wheeler K.M., McGann V.: Further studies on Anthony W.C.: A prospective microbiologic study of bacte- one anaerogenic paracolon organism, type 29911. J. Bacte- riuria in patients with chronic indwelling urethral catheters. riol. 52, 431–438 (1946) J. Infect Dis. 146, 719–723 (1982) 61. Torzewska A., Kocharova N.A., Zatonsky G.V., Blaszczyk A., 66. Weissfeld A.S., McNamara A.M., Tesh V.L., Howard B.J. Bystrova O.V., Shashkov A.S., Knirel Y.A, Rozalski A.: Struc- Enterobacteriaceae (w) Clinical and pathogenic microbio- ture of the O-polysaccharide of Providencia stuartii O33 logy. red.: Howard B.J., Keiser J., Smith T., Weissfeld A.S., containing 4-(N-acetyl-D-aspart-4-yl)amino-4,6-dideoxy-D- Tilton R., Mosby-Year Book, Inc., St. Louis, 1994, s. 299–337 glucose. FEMS Immunol. Med. Microbiol. 41, 133–139 (2004) 67. Whiteley G.R., Penner J.L., Stewart I.O., Stokan P.C., 62. Torzewska A., Kocharova N.A., Maszewska A., Knirel Y.A., Hinton N.A.: Nosocomial urinary tract infections caused by Rozalski A.: Serological characterization of the O-specific two O-serotypes of Providencia stuartii in one hospital. polysaccharide of Providencia alcalifaciens O23. Arch. J. Clin. Microbiol. 6, 551–554 (1977) Immunol. Therap. Exp. 52, 43–49, (2004) 63. Veira A.B.R., Koh I.H.J., Guth B.E.C.: Providencia alcalifa- Praca naukowa finansowana ze œrodków na naukê w latach ciens strains translocate from the gastrointestinal tract and 2006–2008 jako projekt badawczy Nr 401 111 31/2542 POST. MIKROBIOL., PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – TAKSONOMIA, 2007, 46, 1, 39–47 http://www.pm.microbiology.pl CHARAKTERYSTYKA, CZYNNIKI WIRULENCJI I METODY IDENTYFIKACJI

Anna Michalska, Eugenia Gospodarek

Katedra i Zak³ad Mikrobiologii Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Miko³aja Kopernika w Toruniu, [email protected]

Wp³ynê³o w marcu 2006 r.

1. Wstêp. 2. Pochodzenie, taksonomia i gatunki pa³eczek Enterobacter spp. 3. Ogólna charakterystyka rodzaju Enterobacter. 3.1. Morfologia, hodowla i metabolizm. 3.2. W³aœciwoœci biochemiczne rodzaju. 3.3. Budowa antygenowa i czynniki wirulencji. 4. Wystêpowanie pa³eczek Enterobacter spp. 5. Metody identyfikacji i typowania pa³eczek Enterobacter spp. 5.1. Metody oparte na fenotypowaniu. 5.2. Metody oparte o techniki biologii molekularnej. 6. Podsumowanie Enterobacter spp. bacteria – the taxonomy, characteristics, virulence factors and the methods for identification Abstract: Enterobacter cloacae is part of the normal flora of the gastrointestinal tract of 40 to 80% of people and is widely distributed in the environment. Species of the genus Enterobacter spp. are opportunistic pathogens and are capable of causing opportunistic infections in hospitalized patients. There are 14 known species or biogrups of Enterobacter among which E. cloacae, E. aerogenes and E. sakazakii are the most freqently isolated species. They can be isolated from urine, sputum, respiratory tract, pus and occasionally from blood and spinal fluid. There is lack of knowledge about the factors influencing their pathogenicity and virulence. They posses endotoxin LPS, capsula, type 1 fimbriae, enterotoxins like ST I and LT I from E. coli and are able to produce bacteriocins, aerobactin, enterobactin, yersiniabactin. Enterobacter spp. grow rapidly on typical enteric media, strains from environmental sources at temperature of 20–30°C and from clinical sources at temperature of 37°C. All E. sakazakii strains are usually yellow pigmented. Biochemical reactions differ widely among the species. E. cloacae strains are positive for arginine dihydrolase and ornithine decarboxylase. Biotyping, serotyping (by use of O and H and occasionally capsular antigens), phage typing, an antibiotic susceptibility typing and genotyping methods such RAPD-PCR, AP-PCR, REP-PCR, ERIC-PCR, PFGE, ribotyping and sequencing may be used as epidemiological markers for Enterobacter strains. 1. Introduction. 2. Origin, taxonomy and the species of Enterobacter spp. genus. 3. General characteristics of genus Enterobacter spp. 3.1. Morphology, culture and metabolism. 3.2. Biochemical properties of the genus. 3.3. Antigenic structure and factors associated with resistance. 4. Occurrence of Enterobacter spp. 5. Identyfication end epidemiologic typing of Enterobacter spp. strains. 5.1. Phenotypic techniques. 5.2. Molecular biology methods. 6. Summary

S³owa kluczowe: Key words:

1. Wstêp 2. Pochodzenie, taksonomia i gatunki pa³eczek Enterobacter spp. Pa³eczki rodzaju Enterobacter nale¿¹ do bakterii Gram-ujemnych rodziny Enterobacteriaceae. Pocz¹w- Nazwa rodzaju Enterobacter pochodzi z jêzyka szy od lat 80. XX wieku, zaobserwowano wzrastaj¹c¹ greckiego od s³ów „enteron” – jelitowy, „bacter” – bak- liczbê zaka¿eñ tymi bakteriami i uznano je, obok pa³e- teria i oznacza bakteriê jelitow¹. Nazwa rodzaju zosta- czek Klebsiella spp. i Serratia spp., za jeden z wa¿- ³a zaproponowana w 1960 roku, jednak jego historia nych czynników etiologicznych zaka¿eñ uk³adowych, siêga koñca XIX wieku. W 1885 roku E s cherich g³ównie u chorych leczonych w warunkach szpital- wyizolowa³ z mleka pa³eczkê, któr¹ nazwa³ Bacillus nych [21, 62]. Zaka¿enia te maj¹ czêsto charakter lactis aerogenes. Po raz pierwszy bakterie zosta³y do- endogenny i rozwijaj¹ siê po wczeœniejszej kolonizacji k³adniej opisane przez J o r dana w 1890 r. [wg 7, 67]. chorego szczepami szpitalnymi, a œmiertelnoœæ z ich Pierwsze informacje dotycz¹ce rodzaju Entero- powodu, zw³aszcza u pacjentów oddzia³u intensywnej bacter pojawi³y siê w VII edycji Bergey’s Manual of terapii, jest doœæ wysoka i wynosi do 87% [40, 41, 65]. Determinative Bacteriology wydanej w 1957 roku [7]. St¹d, niezmiernie wa¿ne jest dog³êbne poznanie tych Wówczas nazwa Enterobacter jeszcze nie istnia³a, ale drobnoustrojów. wydanie to zamieszcza³o informacje na temat rodzaju 40 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK

Aerobacter, obejmuj¹cego A. aerogenes i A. cloacae Enterobacter w³¹czono dwa kolejne gatunki: E. kobei oraz na temat rodzaju Paracolobactrum, który aktual- [45] i E. cowanii [37], które izolowano z materia- nie zawiera E. aerogenes, E. cloacae i Hafnia alvei [7]. ³ów klinicznych. Nazwa pa³eczek ulega³a wielokrotnie zmianom i opi- sywano je jako Bacillus aerogenes (K r u s e, 1896 r.), Aerobacter aerogenes (B e i j e r i n c k, 1900 r.), Cloaca 3. Ogólna charakterystyka rodzaju Enterobacter (C a s t e l l a n i i C h a l m e r s, 1919 r.) [7, 67]. W latach 60. ubieg³ego wieku, gatunki rodzaju En- 3.1. Morfologia, hodowla i metabolizm terobacter mia³y kilka synonimów: Aerobacter cloacae, Aerobacter A, Cloaca A (obecnie E. cloacae), Aero- Enterobacter spp. s¹ prostymi Gram-ujemnymi bacter aerogenes, Aerobacter B, Cloaca B (obecnie pa³eczkami, o wymiarach 0,6–1,0 mm szerokoœci i E. aerogenes), Enterobacter liquefaciens, Aerobacter C 1,2–3,0 mm d³ugoœci. Zwykle uk³adaj¹ siê w nieregu- (obecnie Serratia liquefaciens), Enterobacter hafniae, larne skupiska. Wiêkszoœæ jest urzêsiona peritrichal- Enterobacter alvei (obecnie H. alvei) [7, 67]. Powo- nie. Niektóre szczepy, zw³aszcza E. aerogenes, mog¹ dowa³o to wiele zamieszania w systematyce i takso- posiadaæ cienk¹ otoczkê. Pod wzglêdem zapotrzebo- nomii bakterii. W kolejnych latach nast¹pi³y istotne wania na tlen s¹ wzglêdnymi beztlenowcami i wyka- zmiany taksonomiczne i nomenklaturowe. zuj¹ fermentacyjny typ metabolizmu. Zawartoœæ G+C Nazwê rodzaju Enterobacter i jednego z gatunków w DNA wynosi 52–60 mol% [7, 62]. – E. cloacae – zaproponowali w 1960 roku H o r - Pa³eczki Enterobacter spp. rosn¹ dobrze na pod³o- maechae i Edwards, a nastêpnie E d w a r d s ¿ach zwyk³ych i wybiórczych dla bakterii Enterobac- i E w i n g w 1962 roku. W 1963 roku ostatecznie od- teriaceae. Optymalny wzrost na pod³o¿ach sta³ych rzucono nazwê Cloaca i zaakceptowano nazwê rodzaju uzyskuje siê po 18–24 godzinach inkubacji w tem- Enterobacter [7, 67]. peraturze 20–30°C dla szczepów pochodz¹cych ze W ci¹gu ostatnich kilkudziesiêciu lat w systematyce œrodowiska naturalnego i w temperaturze 37°C dla pa³eczek Enterobacter spp. zachodzi³y nie tylko liczne szczepów izolowanych z materia³ów klinicznych [62]. zmiany zwi¹zane z nazw¹ rodzaju i gatunków, ale tak¿e Na pod³o¿u MacConkey’a pa³eczki E. cloacae ros- przynale¿noœci bakterii, które wczeœniej nale¿a³y do n¹ w postaci p³askich, nieznacznie opalizuj¹cych, g³ad- tego rodzaju, a nastêpnie zosta³y z niego wy³¹czone. kich lub szorstkich, a czasem œluzowych, podobnych Z tego powodu kolejne wydania Mannual of Systema- do Klebsiella spp. kolonii laktozo-dodatnich lub lak- tic Bacteriology Bergey’a zawiera³y poprawki dotycz¹- tozo-ujemnych. Kolonie maj¹ niereregularny brzeg ce rozszerzenia rodzaju o nowe gatunki lub wyklucze- i œrednicê 2–3 mm. Na pod³o¿u Xylose-Lysine-Deoxy- nia niektórych z rodzaju Enterobacter [5, 7]. By³o to cholate Agar (XLD) pa³eczki te tworz¹ kolonie o bar- mo¿liwe, miêdzy innymi, dziêki badaniom zawartoœci wie ¿ó³tej. Na pod³o¿u Hektoen Enteric Agar (HE) ko- zasad nukleinowych (guaniny+cytozyny, G+C) w DNA lonie maj¹ podobn¹ œrednicê i s¹ zabarwione na kolor komórek bakteryjnych [62]. Na podstawie w³aœciwoœci ³ososiowo-ró¿owy [62, 74]. E. sakazakii, mog¹ wytwa- biochemicznych i hybrydyzacji DNA w³¹czono do ro- rzaæ na pod³o¿ach zwyk³ych lub wzbogaconych w tem- dzaju Enterobacter trzy gatunki pa³eczek Erwinia spp.: peraturze 25°C ¿ó³ty barwnik, nierozpuszczalny w wo- E. dissolvens, E. nimipressuralis, E. cancerogenus, zaœ dzie i nie dyfunduj¹cy do pod³o¿a. Jego wytwarzanie wy³¹czono gatunki E. alvei i E. liquefaciens, z których zale¿y od sk³adu pod³o¿a, na którym prowadzona jest utworzono H. alvei i S. liquefaciens [3, 7]. hodowla oraz od temperatury inkubacji. W temperatu- Wed³ug VII wydania Mannual of Clinical Microbio- rze 37°C i po wielokrotnych pasa¿ach szczepu, barw- logy do rodzaju Enterobacter zalicza siê 14 gatunków nik ten mo¿e byæ s³abo wytwarzany lub wcale [5, 7, i biogrup [23, 38, 67]. Nie wszystkie s¹ chorobotwór- 22]. Szczepy E. aerogenes i E. gergoviae tworz¹ kolo- cze dla ludzi. Najczêœciej jako patogenne dla cz³owieka nie przypominaj¹ce wygl¹dem E. cloacae [74]. wymieniane s¹ gatunki: E. aerogenes, E. agglomerans (obecnie odrêbne genetycznie pa³eczki Pantoea agglo- 3.2. W³aœciwoœci biochemiczne rodzaju merans), E. cloacae i E. sakazakii [7, 65, 75]. Szczepy pozosta³ych gatunków: E. asburiae, E. amnigenus Pa³eczki Enterobacter spp. wytwarzaj¹ reduktazê (biogrupa 1 i 2), E. cancerogenus (synonim E. taylo- azotow¹, fermentuj¹ z wytworzeniem kwasu i gazu rae), E. gergoviae, E. hormaechei, s¹ rzadziej izolowa- glukozê, a tak¿e inne cukry jak: mannitol, arabinozê, ne z materia³ów klinicznych i ze œrodowiska szpitalne- ramnozê, ksylozê, trehalozê, celobiozê, maltozê, me- go [6, 24, 38, 57, 61, 65, 74]. Pa³eczek E. intermedium, libiozê. Wiêkszoœæ szczepów daje dodatni¹ reakcjê jak dot¹d, nie izolowano od ludzi [74], a E. dissolvens, Voges-Proskauera (wytwarzanie acetoiny) i ujemny E. nimipressuralis i E. pyrinus nale¿¹ do, tzw. fito- test z czerwieni¹ metylow¹. Bakterie te zazwyczaj roz- patogenów [6, 10]. W ostatnich latach do rodzaju k³adaj¹ cytrynian na pod³o¿u Simmonsa oraz malo- PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – TAKSONOMIA, CHARAKTERYSTYKA, CZYNNIKI WIRULENCJI I METODY IDENTYFIKACJI 41

Tabela I Reakcje biochemiczne odró¿niaj¹ce gatunki pa³eczek Enterobacter spp.

Gatunki Enterobacter spp. Reakcja biochemiczna E. aerogenes E. cloacae E. sakazakii E. gergoviae Wytwarzanie dekarboksylazy ornityny + + + + Wytwarzanie dekarboksylazy lizyny + – – + Wytwarzanie dehydrolazy argininy – + + – Fermentacja sorbitolu + + – – Fermentacja laktozy + + +/– + Wytwarzanie ureazy – +/– – + Wytwarzanie ¿ó³tego barwnika – (–) + –

+ – 90,0–100% szczepów daje reakcje dodatnie, (+) – 75,0–89,9% szczepów daje reakcje dodatnie, +/– – 25,1–74,9% szczepów daje reakcje dodatnie, (–) – 10,1–25,0% szczepów daje reakcje dodatnie, – 0,0–10,0% szczepów daje reakcje dodatnie nian, które stanowi¹ Ÿród³o wêgla i energii. Pa³eczki powiedzi zapalnej, aktywacjê dope³niacza, makrofa- E. nimipressuralis hydrolizuj¹ ¿elatynê. Bakterie En- gów i obni¿enie ciœnienia krwi [75]. terobacter spp. nie rozk³adaj¹ tiosiarczanu, nie wytwa- Kolejnym czynnikiem chorobotwórczoœci pa³eczek rzaj¹ deoksyrybonukleazy, lipazy, esterazy, dezamina- Enterobacter spp., zw³aszcza E. aerogenes, jest obec- zy fenyloalaniny, w wiêkszoœci nie wytwarzaj¹ indolu. noœæ polisacharydowej otoczki, która chroni komórkê Niektóre gatunki, zw³aszcza E. gergoviae, rzadziej przed wysychaniem, fagocytoz¹, dostêpem antybioty- E. cloacae, mog¹ hydrolizowaæ mocznik [5, 8, 62]. ków i uczestniczy w swoistej adhezji bakterii do ko- Cech¹ charakterystyczn¹ tego rodzaju, z wyj¹tkiem mórek nab³onkowych gospodarza u³atwiaj¹c tym sa- szczepów z gatunku E. agglomerans, jest wytwarza- mym kolonizacjê pacjenta [7, 65, 75]. nie dekarboksylazy ornityny. Na podstawie wykaza- Wa¿nym czynnikiem wirulencji bakterii Gram- nia tej reakcji i potwierdzenia ruchu mo¿na odró¿niæ ujemnych u³atwiaj¹cym adhezjê s¹ fimbrie. K e l l e r pa³eczki Enterobacter spp. od Klebsiella spp. Jednak i wsp. [42] donosz¹, ¿e u wiêkszoœci pa³eczek Entero- pod wzglêdem biochemicznym miêdzy gatunkami bacter spp. wystêpuj¹ fimbrie typu 1, na których wy- Enterobacter spp. mog¹ wystêpowaæ pewne ró¿nice stêpuj¹ g³ównie adhezyny bia³kowe, mannozo-wra¿li- w wytwarzaniu innych enzymów, np. dehydrolazy we hemaglutyniny (mannose-sensitive hemagglutinin, argininy, dekarboksylazy lizyny [5, 62, 74]. Ró¿nice MSHA), sporadycznie zaœ adhezyny mannozo-oporne wybranych cech biochemicznych pa³eczek Enterobac- (mannose-resistant hemagglutinin, MRHA). ter spp. przedstawia tab. I. Jednym z czynników zjadliwoœci pa³eczek Entero- bacter spp. jest opornoœæ na bakteriobójcze dzia³anie 3.3. Budowa antygenowa i czynniki wirulencji dope³niacza surowicy ludzkiej, która kodowana jest najczêœciej w chromosomie bakterii [42, 75]. Pa³eczki Enterobacter spp. s¹ ma³o poznanymi pa- Niektóre szczepy pa³eczek Enterobacter spp. wy- togenami. W zwi¹zku z tym niewiele wiadomo o czyn- twarzaj¹ enterotoksyny podobne do ciep³osta³ych toksyn nikach warunkuj¹cych ich patogennoœæ i zjadliwoœæ. (thermostable toxin, ST I) i ciep³ochwiejnych toksyn Struktura antygenowa pa³eczek Enterobacter spp. jest (thermolabile toxin, LT I) E. coli. Efekt ich dzia³ania mniej z³o¿ona w porównaniu z innymi pa³eczkami polega na aktywacji cyklazy guanylowej i adenylowej Enterobacteriaceae. w komórkach nab³onka jelitowego, które odpowiadaj¹ W budowie antygenowej wyró¿nia siê antygen za nadmiern¹ sekrecjê wody i elektrolitów. Wytwarza- O-somatyczny (niem. Ohne Hauch, bez powiewu) nie tych enterotoksyn kodowane jest w genach, które i antygen H-rzêskowy (niem. Hauch, powiew). Nie- zosta³y przeniesione z pa³eczek E. coli na plazmidach które szczepy, zw³aszcza E. aerogenes (oko³o 80%), lub transpozonach [5, 42, 43, 44, 75]. mog¹ posiadaæ tak¿e antygen otoczkowy K (niem. Oprócz enterotoksyn, niektóre szczepy E. cloacae Kapsel, otoczka) i dawaæ reakcje krzy¿owe z przeciw- mog¹ wytwarzaæ toksynê podobn¹ do toksyny Shiga II cia³ami przeciw antygenom otoczkowym Klebsiella (Shiga-like toxin II, SLT II). Taki szczep w 1996 roku spp. (g³ównie K68 i K26) [7, 29, 62, 73, 75]. izolowano od pacjenta z zespo³em hemolityczno-mocz- Wa¿nym czynnikiem wirulencji jest lipopolisa- nicowym (hemolytic uremic syndrome, HUS) [58]. charyd (LPS), odpowiedzialny przede wszystkim za Wa¿nym czynnikiem wirulencji pa³eczek E. gergo- wstrz¹s septyczny, gor¹czkê, indukcjê nieswoistej od- viae jest wytwarzanie ureazy [5, 7, 8, 62]. Enzym ten 42 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK poprzez hydrolizê mocznika powoduje alkalizacjê mo- chorobotwórczoœci¹, poniewa¿ posiadaj¹ czêsto geny czu, co prowadziæ mo¿e do zwiêkszonego wytr¹cania koduj¹ce tak¿e inne czynniki wirulencji (toksyny, adhe- i odk³adania siê struwitu o sk³adzie fosforanowo-ma- zyny, systemy sekrecji bia³ek). Wystêpuj¹ one u szcze- gnezowo-amonowym. Sytuacja taka stwarza korzystne pów chorobotwórczych, a brak ich, lub wystêpuj¹ spo- warunki do rozwoju zaka¿enia. radycznie, u szczepów niepatogennych [34, 35, 53]. Potencjalnymi czynnikami chorobotwórczoœci En- Niewiele jest informacji na temat rozmieszczenia terobacter spp. mog¹ byæ bakteriocyny [29, 31, 69, i budowy HPI u pa³eczek Enterobacter spp. Zaob- 71]. Ich wytwarzanie determinowane jest genami za- serwowano obecnoœæ Yersinia HPI koduj¹cych yersi- wartymi na plazmidach, które jednoczeœnie nios¹ geny niabaktyny u innych bakterii Enterobacteriaceae, opornoœci producenta na dzia³anie obcej w œrodowi- w tym u Enterobacter spp. [1, 51, 66]. Szczepy sku bakteriocyny i mog¹ byæ przenoszone podczas ko- tych pa³eczek posiadaj¹ fragmenty DNA o wielkoœci niugacji [2, 31]. Wytwarzanie bakteriocyn aktywnych 35–45 kDa zawieraj¹ce geny irp1, irp2, fyuA odpo- wobec pa³eczek Enterobacter spp. i Klebsiella spp. wiedzialne za syntezê yersiniabaktyn, które u³atwiaj¹ wykazano u szczepu E. cloacae DF13 [31]. Szczep ten rozwój zaka¿enia. wytwarza kloacynê DF13 (bia³ko o masie cz¹steczko- wej 58 kDa), której aktywnoœæ zwi¹zana jest, z tzw. bia³kami uwalniaj¹cymi bakteriocynê (bacteriocin rele- 4. Wystêpowanie pa³eczek Enterobacter spp. ase proteins, BRPs) kodowanymi przez gen pCloDF13 [71]. Mechanizm dzia³ania tej bakteriocyny na spo- Pa³eczki Enterobacter spp. s¹ rozpowszechnione krewnione szczepy E. cloacae polega (podobnie, jak w œrodowisku naturalnym. Wystêpuj¹ w glebie, wodzie, w przypadku dzia³ania kolicyny ColE3 wytwarzanej œciekach, odchodach zwierzêcych, a tak¿e w owadach przez E. coli), na hamowaniu syntezy bia³ek poprzez i na roœlinach: trawa, kukurydza, banany, sa³ata [62, 65]. inaktywacjê rRNA, wycinaniu fragmentów RNA za Stanowi¹ endogenn¹ florê przewodu pokarmowego pomoc¹ bakteriocyn o aktywnoœci rybonukleazy, pod- u 40–80% zdrowych ludzi [17, 18, 27, 42, 64, 65]. Izo- czas gdy synteza RNA i DNA pozostaje zachowana lowano je z wymazów z gard³a, plwociny, moczu [18, [15, 31]. Rybosomy poddane dzia³aniu tej bakterio- 40, 62, 65], a tak¿e ze skóry pach, pachwin, wymazów cyny staj¹ siê nieaktywne, prawdopodobnie w wyniku miêdzy palcami u ludzi [8], oraz ze skóry zwierz¹t, utraty jednego lub kilku bia³ek czynnoœciowych. Bak- miêdzy innymi koni, byd³a, psów, œwiñ, kurcz¹t [7, 65]. teriocyny umo¿liwiaj¹ bakteriom wyeliminowanie Jako bakterie oportunistyczne mog¹ byæ chorobotwór- szczepów konkurencyjnych i u³atwiaj¹ osiedlanie siê cze dla ludzi i zwierz¹t. Odnotowano przypadek po- w nowym œrodowisku [63]. socznicy z ich udzia³em u szympansów [7]. U pacjen- Pa³eczki Enterobacter spp. wytwarzaj¹ równie¿ si- tów hospitalizowanych mog¹ staæ siê czynnikiem derofory (aerobaktyny, enterobaktyny, yersiniabaktyny) odpowiedzialnym za zaka¿enia szpitalne. wychwytuj¹ce od gospodarza jony ¿elaza z transfe- W œrodowisku szpitalnym pa³eczki Enterobacter ryny. Substancje te in vivo zapewniaj¹ bakteriom ko- spp. wystêpuj¹ w miejscach wilgotnych, np. w zlewach, rzystne warunki rozwoju [42, 51, 52, 66]. Dziêki nawil¿aczach, aparaturze wspomagaj¹cej oddychanie temu bakterie kolonizuj¹ce jelito mog¹ penetrowaæ [17, 18, 65]. poprzez nab³onek kosmków do organów wewnêtrz- nych, w których mog¹ przetrwaæ, namno¿yæ siê i wy- wo³aæ zaka¿enie. Mokracka i wsp. [51, 52] stwierdzili, 5. Metody identyfikacji i typowania pa³eczek ¿e wszystkie szczepy E. aerogenes, E. sakazakii i 99% Enterobacter spp. szczepów E. cloacae wytwarza enterobaktyny, które maj¹ wysokie powinowactwo do ¿elaza, choæ ich rola 5.1. Metody oparte na fenotypowaniu jako czynnika wirulencji nie jest do koñca wyjaœniona. Autorzy donosz¹ tak¿e o wytwarzaniu aerobaktyn przez Typowanie bakterii ma znaczenie w ich identyfika- 49% szczepów E. cloacae (szczepy E. aerogenes cji i klasyfikacji, oraz w badaniach epidemiologicz- i E. sakazakii nie wytwarzaj¹ tego zwi¹zku) i yersinia- nych. Klasyczne metody typowania bakterii opieraj¹ baktyn u 1% szczepów E. cloacae. siê g³ównie na analizie fenotypów i wykrywaniu obec- Geny odpowiedzialne za wytwarzanie yersiniabak- noœci lub braku cech charakterystycznych dla danego tyn, regulacjê i transport ¿elaza do cytoplazmy komórki drobnoustroju podlegaj¹cych ekspresji. Badania oparte bakteryjnej, zlokalizowane s¹ w, tzw. wyspach wyso- o cechy fenotypowe nie zawsze s¹ wiarygodne, ponie- kiej patogennoœci (High Pathogenicity Islands, HPI) wa¿ brak lub ekspresja danej cechy mo¿e byæ modyfi- [51, 52, 53, 66]. HPI s¹ regionami chromosomu bak- kowana przez œrodowisko. W celu dok³adnego okreœle- teryjnego zawieraj¹cymi geny, które czêsto tworz¹ nia szczepów czêsto konieczne jest korzystanie z kilku bloki wirulencji lub kasety wirulencji, zwi¹zane z metod genotypowania jednoczeœnie [18]. PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – TAKSONOMIA, CHARAKTERYSTYKA, CZYNNIKI WIRULENCJI I METODY IDENTYFIKACJI 43

Wœród najczêœciej stosowanych metod fenotypo- 5.2. Metody oparte o techniki biologii molekularnej wych wymienia siê: biotypowanie pa³eczek Entero- bacter spp. za pomoc¹ testów biochemicznych, wy- Z powodu niedoskona³oœci, niskiej powtarzalnoœci krywaj¹cych aktywnoœæ enzymów komórkowych, i przydatnoœci niektórych metod fenotypowania, coraz typowanie serologiczne na podstawie antygenów O i H, czêœciej w badaniach epidemiologicznych stosuje siê typowanie za pomoc¹ bakteriocyn, bakteriofagów oraz metody genotypowania. okreœlanie wzorów opornoœci na antybiotyki [13, 29, Zalet¹ metod genetycznych opartych na analizie 31, 56, 62, 64, 69, 71, 73]. DNA jest to, ¿e odznaczaj¹ siê wysok¹ czu³oœci¹ i swo- Do identyfikacji gatunków Enterobacter spp. na istoœci¹, przyspieszaj¹ wykrycie oraz identyfikacjê podstawie cech biochemicznych wykorzystywane s¹ drobnoustrojów trudno hodowlanych, pozwalaj¹ na komercyjne testy dla pa³eczek Enterobacteriaceae, np. identyfikacjê genów warunkuj¹cych zjadliwoœæ drobno- Api 20 E, ID 32 E, ID 32GN (bioMérieux), obejmuj¹ce ustrojów, zdolnoœæ do wytwarzania toksyn, opornoœæ 20 lub 32 reakcje biochemiczne. Czêst¹ wad¹ bio- na antybiotyki. Ponadto, wykazanie ró¿nic miêdzy typowania jest b³êdna identyfikacja gatunku na pod- poszczególnymi szczepami na poziomie gatunku daje stawie niepoprawnie odczytanych w³aœciwoœci meta- mo¿liwoœæ identyfikacji ró¿nych klonów bakterii, bolicznych szczepu wynikaj¹cych, np. z odmiennych Ÿróde³ zaka¿enia oraz sposobów transmisji drobno- warunków inkubacji i hodowli lub utraty plazmidów ustrojów w okreœlonym œrodowisku i czasie [18,19]. koduj¹cych pewne w³aœciwoœci metaboliczne. Dowo- Najczêœciej stosowane metody biologii molekular- dzi to o niskiej przydatnoœci tej metody dla celów epi- nej opieraj¹ siê na: analizie restrykcyjnej chromoso- demiologicznych [18]. malnego DNA (restriction endonucleasis analysis, Podobnie jest w przypadku typowania na podstawie REA-DNA) b¹dŸ plazmidowego DNA (restriction en- wra¿liwoœci szczepów na antybiotyki, gdzie wp³yw na donucleasis analysis of plazmid DNA, REAP-DNA), okreœlenie lekoopornoœci szczepów mog¹ mieæ warun- analizie chromosomalnego DNA z zastosowaniem ki hodowli, pojawienie siê przypadkowych mutacji sond genetycznych, np. metody rybotypowania (ribo- punktowych w genomie bakterii, czy nabycie przez printing, RP), analizie produktów ³añcuchowej reakcji szczep plazmidów lub transpozonów zawieraj¹cych polimerazy (polimerase chain reaction, PCR), sekwen- geny opornoœci na antybiotyki. Sytuacja taka mo¿e cjonowaniu [18]. doprowadziæ do pojawienia siê podobnych wzorów W typowaniu genetycznym pa³eczek Enterobacter opornoœci u ró¿nych szczepów lub identycznych wzo- spp. zastosowanie maj¹ g³ównie: analiza wzorów re- rów u ró¿nych izolatów bakterii [18, 71]. strykcyjnych chromosomalnego DNA metod¹ elektro- Serotypowanie jest technik¹, opieraj¹c¹ siê na ba- forezy pulsacyjnej (pulsed-field gel electrophoresis, daniu reakcji surowic odpornoœciowych z antygenami PFGE) [9, 11, 14, 25, 26, 46, 47, 50, 52, 55, 60, 72], bakterii. Technika ta na podstawie 53 odmian anty- losowa amplifikacja polimorficznego DNA w reak- genu O i 57 odmian antygenu H oraz na podstawie cjach typu RAPD-PCR (random amplified polimor- antygenów K u szczepów wytwarzaj¹cych otoczki, phic DNA PCR) i AP-PCR (arbitrarily primed PCR) pozwala wyró¿niæ kilkadziesi¹t serotypów pa³eczek [4, 12, 14, 32, 33 41], amplifikacja odcinków DNA Enterobacter spp. [7, 11, 29, 62, 73, 75]. Wadami tej zawartych pomiêdzy powtarzaj¹cymi siê sekwencjami metody s¹ wysokie koszty, czasoch³onnoœæ, skompli- pozagenowymi, tzw. REP (repetetive extragenic ele- kowana procedura otrzymywania surowic odpornoœ- ments) i powtarzaj¹cymi siê sekwencjami wewn¹trz- ciowych [18, 71]. genowymi charakterystycznymi dla rodziny Entero- Typowanie bakteriofagami polega na ró¿nicowaniu bacteriaceae, tzw. ERIC (enterobacterial repetitive szczepów na podstawie ich wra¿liwoœci lub opornoœci intergenic consensus sequence) w reakcjach REP-PCR na lizê przez swoisty dla danego gatunku zestaw bak- i ERIC-PCR [4, 20, 25, 30, 36, 49, 50, 70], rybotypo- teriofagów. Z piœmiennictwa [11, 13, 29, 56, 73] wy- wanie (riboprinting, RP) [11, 20, 25, 28, 30, 32, 33], nika, ¿e typowanie pa³eczek Enterobacter spp. mo¿na sekwencjonowanie [9, 16, 39, 48, 49, 59]. przeprowadzaæ za pomoc¹ zestawu 15–50 fagów. Me- Metody biologii molekularnej wykorzystywane toda ta stosowana jest g³ównie przez laboratoria refe- w badaniach nad pa³eczkami Enterobacter spp. oparte rencyjne [18, 71]. o PCR, s³u¿¹ g³ównie do identyfikacji i typowa- Typowanie bakteriocynowe polega na oznaczeniu nia szczepów w dochodzeniach epidemiologicznych, wra¿liwoœci poszczególnych szczepów na bakteriocy- zw³aszcza szczepów wytwarzajacych $-laktamazy [46, ny oraz na okreœleniu, czy badane szczepy wytwarzaj¹ 47, 49, 50, 59]. bakteriocyny skierowane przeciwko szczepom wskaŸ- Metody RAPD-PCR i AP-PCR polegaj¹ na ampli- nikowym [13, 18, 73]. Metoda typowania za pomoc¹ fikacji przypadkowych, nieznanych fragmentów chro- kloacyn (bakteriocyny E. cloacae) zosta³a zapropono- mosomu bakteryjnego, przy u¿yciu krótkiego (8–10 par wana i opisana przez Trauba [69]. Ograniczeniem tego zasad w RAPD-PCR, oko³o 20 pz w AP-PCR) dowol- typowania jest skomplikowana metodyka [18]. nie zaprojektowanego jednego lub dwóch starterów. 44 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK

Produkty amplifikacji rozdziela siê elektroforetycznie do typowania szczepów wytwarzaj¹cych $-laktamazy w ¿elu agarozowym lub poliakrylamidowym. Otrzymu- o rozszerzonym zakresie substratowym (extended- je siê w ten sposób wzór ca³ego genomu charaktery- spectrum $-lactamases, ESBL) u pa³eczek E. aeroge- styczny dla danego izolatu. Obydwie metody znalaz³y nes. Fernández-Baca i wsp. [25] wykorzystali zastosowanie w badaniach nad identyfikacj¹ gatunków rybotypowanie z u¿yciem czterech enzymów restryk- i szczepów, a tak¿e nad stopniem ich pokrewieñstwa. cyjnych BglI, SalI, EcoRI i HindIII, do typowania epi- Umo¿liwiaj¹ wychwycenie zmiennoœci genetycznej demiologicznego szczepów E. cloacae, przy czym pomiêdzy blisko spokrewnionymi szczepami tego przy trawieniu DNA bakterii za pomoc¹ BglI uzyskano samego gatunku, bez potrzeby wstêpnej informacji najlepsze wyniki. W celach epidemiologicznych rybo- o sekwencji analizowanego DNA. Podobieñstwo miê- typowanie Enterobacter spp. wykorzystali równie¿ dzy szczepami okreœla siê na podstawie liczby pro- inni badacze [11, 28, 30, 32, 33]. duktów reakcji PCR rozdzielanych podczas elektrofo- Analiza chromosomalnego DNA, a tak¿e porówny- rezy oraz ich wielkoœci (wzór pr¹¿ków o okreœlonej wanie pokrewieñstwa szczepów mo¿liwe jest równie¿ wielkoœci) [18, 54]. W metodach tych do typowania dziêki sekwencjonowaniu amplifikowanego wczeœniej szczepów Enterobacter spp. stosuje siê, np. primery w reakcji PCR DNA. Do badañ stosuje siê najczêœciej 5’ GGTGCGGGAA 3’ i 5’ AAGAGCCCGT 3’ [14, sekwencje wysoce zmiennego fragmentu 16S rRNA 41]. Metody te s¹ proste, szybkie i charakteryzuj¹ siê lub charakterystyczne dla poszczególnych gatunków du¿¹ si³¹ dyskryminacji, ale mog¹ sprawiaæ problemy sekwencje pojedynczych genów z ³añcucha DNA, np. techniczne w zwi¹zku z doborem starterów, nisk¹ odpowiedzialne za opornoœæ na antybiotyki. W ten powtarzalnoœci¹ wyników oraz trudnoœciami w po- sposób mo¿na porównaæ pokrewieñstwo szczepów, równywaniu otrzymanych wzorów [54]. np. poprzez wykrycie genów blaVIM-2 koduj¹cych wy- W typowaniu Enterobacter spp., wykorzystuje siê twarzanie metalo-$-laktamazy VIM-2 u E. cloacae równie¿ metody REP-PCR i ERIC-PCR, które polegaj¹ [39] oraz genów blaCTX-M-3 koduj¹cych wytwarzanie na amplifikacji odcinków DNA zawartych miêdzy pow- CTX-M-3 [16] i blaCTX-M-10 koduj¹cych wytwarzanie tarzaj¹cymi siê sekwencjami REP i ERIC koduj¹cymi CTX-M-10 [9]. tRNA. Ze wzglêdu na wysok¹ zmiennoœæ liczby i po- W ostatnich latach pojawi³o siê wiele prac dotycz¹- ³o¿enia sekwencji powtórzonych w chromosomie bak- cych typowania pa³eczek Enterobacter spp. w oparciu teryjnym, produkty amplifikacji PCR charakteryzuj¹ siê o wzory DNA chromosomalnego, poddanego dzia³a- znacznym polimorfizmem d³ugoœci. Prowadzi to do po- niu enzymów restrykcyjnych i rozdzielanego za po- wstania profili z wieloma lub jednym (w zale¿noœci moc¹ PFGE [9, 11, 14, 25, 26, 41, 46, 47, 55, 60, 72]. od u¿ytych starterów) zamplifikowanym fragmentem. Technika ta, powszechnie uznawana za najlepiej ró¿ni- W badaniach tego typu mo¿na wykorzystaæ startery, np. cuj¹c¹ szczepy bakterii, polega na rozdziale fragmen- ERIC 1R (5’ ATGTAAGCTCCTGGGGATTCA-3’) tów DNA o du¿ej wielkoœci. Do analizy DNA pa³eczek i ERIC2 (5’-AAGTAAGTGACTGGGGTGAGCG-3’) Enterobacter spp. najczêœciej stosuje siê restryktazê [20, 25, 49, 70]. XbaI lub NotI. W wyniku trawienia otrzymuje siê Kolejn¹ z metod biologii molekularnej wykorzy- 5–20 fragmentów DNA o wielkoœci 1000–800 000 pz, stywanych w typowaniu Enterobacter spp. jest rybo- co pozwala na porównanie profili rozdzia³u DNA typowanie. Technika ta polega na rozdziale elektrofo- (wzorów restrykcyjnych) ró¿nych szczepów bakteryj- retycznym w ¿elu agarozowym fragmentów DNA nych i ustalenie podobieñstw lub ró¿nic miêdzy nimi. strawionych enzymami restrykcyjnymi, a nastêpnie na W materiale genetycznym szczepów nale¿¹cych do hybrydyzacji z sondami komplementarnymi do genów tego samego klonu mog¹ wystêpowaæ pojedyncze ró¿- koduj¹cych sekwencje rRNA (najczêœciej podjednostki nice, bêd¹ce najczêœciej wynikiem mutacji punktowej, 16S i 23S RNA). Geny rRNA stanowi¹ wysoce kon- delecji lub inercji. Tenover i wsp. [68] opracowali serwatywny element genomu danego gatunku bakterii. kryteria interpretacji wzorów PFGE. Szczepy uznaje Poszczególne szczepy ró¿ni¹ siê liczb¹ i lokalizacj¹ siê za genetycznie nierozró¿nialne, je¿eli ich wzory kopii genów koduj¹cych rRNA. Metod¹ t¹ osi¹ga siê restrykcyjne maj¹ te same miejsca ciêcia i wielkoœæ wysoki poziom rozdzielczoœci. Wzory otrzymywane po powsta³ych fragmentów jest taka sama. U szczepów hybrydyzacji posiadaj¹ po kilka do kilkunastu pr¹¿ków. blisko spokrewnionych wystêpuj¹ we wzorach restryk- Im organizmy bardziej spokrewnione, tym wiêcej cyjnych bakterii 2 lub 3 ró¿ne fragmenty. Szczepy ró¿- wspólnej wielkoœci fragmentów wystêpuje w obrazie ni¹ce siê 4–6 pr¹¿kami okreœla siê jako prawdopodob- profilu. Wadami typowania t¹ metod¹ s¹: wieloeta- nie spokrewnione. Natomiast szczepy ró¿ni¹ce siê 7 lub powoœæ, d³uga procedura, u¿ycie pierwiastków radio- wiêcej pr¹¿kami uwa¿a siê za niespokrewnione, nale- aktywnych i d³ugi proces doboru w³aœciwych endo- ¿¹ce do ró¿nych klonów [54, 68]. Technika ta charak- nukleaz [18]. D u m a r c h e i wsp. [20] wykorzystali teryzuje siê du¿¹ czu³oœci¹ i powtarzalnoœci¹, co spra- tê metodê z u¿yciem enzymu restrykcyjnego EcoR1 wia, ¿e ma ona ogromne znaczenie w dochodzeniach PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – TAKSONOMIA, CHARAKTERYSTYKA, CZYNNIKI WIRULENCJI I METODY IDENTYFIKACJI 45 epidemiologicznych, a liczne badania porównawcze 4. Bosi C., Davin-Regli A., Bornet C., Mallea M., Pages J.M., wykaza³y wy¿szoœæ tej metody w zestawieniu z innymi Bollet C.: Most Enterobacter aerogenes strains in France technikami molekularnymi [54]. belong to a prevalent clone. J. Clin. Microbiol. 37, 2165–2169 (1999) 5. Brenner D.J: Enterobacteriaceae (w:) Bergey’s Manual of 6. Podsumowanie Systematic Bacteriology, red. Murray R.G.E., Brenner D.J., Bryant M.P., Holt J.G., Krieg N.R., Moulder J. W., Pfenning N., Sneath P. H. A., Stley J. T. Williams and Wilkins, Balti- Pa³eczki Enterobacter spp. s¹ szeroko rozpowszech- more, Hong Kong, London, Sydney, 1984, vol. I, s. 408–420 nionymi w przyrodzie drobnoustrojami, podobnymi 6. Brenner D.J., McWhorter A.C., Kai A., Steigerwalt A.G., do pa³eczek Klebsiella spp., ale ma³o poznanymi pod Farmer III J.J.: Enterobacter asburiae spp. nov., a new species wzglêdem czynników wirulencji. Cech¹ charaktery- found in clinical specimens, and reassgnment of Erwinia dis- solvens and Erwinia nimipressuralis to the genus Enterobac- styczn¹ rodzaju, odró¿niaj¹c¹ te bakterie od pa³eczek ter as Enterobacter dissolvens and Enterobacter nimipressu- Klebsiella spp. jest wytwarzanie dekarboksylazy orni- ralis comb. J. Clin. Microbiol. 23, 1114–1120 (1986) tyny. Uwa¿ane s¹ za endogenn¹ florê oportunistyczn¹ 7. Brenner D.J.: Chapter 95. The genus Enterobacter (w:) The kolonizuj¹c¹ przewód pokarmowy, która mo¿e odpo- Procaryotes. A handbook on habitats, isolation and identifica- wiadaæ za zaka¿enia szpitalne. tion of bacteria. red. Starr M.P., Stolp H., Trüper H.G., Balows Wœród znanych gatunków bakterii tego rodzaju, naj- A. Schilgel H.G., Springer Verlag, Berlin, 1981, s. 1173–1180 8. Brenner D.J., Richard C., Steigerwalt A.G., Asbury M.A., czêœciej uznawanymi za patogenne dla ludzi s¹: E. cloa- Mendel M.: Enterobacter gergoviae spp. nov.: a new species cae, E aerogenes i E. sakazakii. of Enterobacteriaceae found in clinical specimens and envi- Do najwa¿niejszych czynników wirulencji tych ronment. Int. J. Syst. Bacteriol. 30, 1–6 (1980) bakterii nale¿¹: LPS, otoczka, fimbrie typu 1, entero- 9. Cantón R., Oliver A., Coque T.M., Varela M., Pérez-Diaz J.C., $ toksyny podobne do toksyn LT I i ST I E. coli, ureaza Baquero F.: Epidemiology of extended-spectrum -lactamase producing Enterobacter isolates in a Spanish hospital during (E. gergoviae), bakteriocyny, siderofory, enterobakty- a 12-year period. J. Clin. Microbiol. 40, 1237–1243 (2002) ny, yersiniabaktyny. 10. Chung Y.R., Brenner D.J., Steigerwalt A.G., Kim B.S., Identyfikacja fenotypowa pa³eczek rodzaju Ente- Kim H.T., Yun Cho K.: Enterobacter pyrinus spp. nov., an robacter spp. mo¿e byæ przeprowadzona ró¿nymi me- organism associated with brown leaf spot disease of pear tre- todami. Wœród nich wymienia siê najczêœciej metody es. Int. J. Syst. Bacteriol. 43, 157–161 (1993) 11. Darini A.L.C., Magalhaes V.D., Levy C.L., Barth A.L., biotypowania, typowania serologicznego na podstawie Coscina A.L.: Phenotyping and genotyping methods applied 53 odmian antygenu O i 57 odmian antygenu H, typo- to relatedness of Brazilian isolates of Enterobacter cloacae. wania za pomoc¹ bakteriocyn, bakteriofagów i wzo- Braz. J. Med. Biol. Res. 32, 1077–1081 (1999) rów opornoœci na antybiotyki. 12. Davin-Regli A., Saux P., Bollet C., Gouin F., de Micco P.: Do najczêœciej u¿ywanych metod typowania szcze- Investigation of outbreaks of Enterobacter aerogenes coloni- pów Enterobacter spp. w oparciu o metody genetycz- zation and infection in intensive care units by random amplifi- cation of polymorphic DNA. J. Med. Microbiol. 44, 89–98 ne: PFGE, rybotypowanie, sekwencjonowanie, typowa- (1996) nie z u¿yciem metod RAPD-PCR, AP-PCR, ERIC-PCR 13. Daw M.A., Corcoran G.D., Falkiner F.R. Keane C.T.: Appli- i REP-PCR. Metody te, stosuje siê czêsto nie tylko do cation and assesment of cloacing typing of Enterobacter identyfikacji i oceny pokrewieñstwa szczepów, ale cloacae. J. Hosp. Infect. 20, 141–151 (1992) tak¿e do wykrywania genów opornoœci bakterii na an- 14. De Mann P., Van der Veeke E. Leemreijze M., Van Leeuwen W., Vos G., Van der Anker J., Verbrugh H., Van Belkum A.: tybiotyki. Natomiast przy porównywaniu szczepów Enterobacter species in a pediatric hospital: horizontal tran- bakteryjnych dla potrzeb epidemiologii, za najlepsz¹ sfer or selection in individual patients? J. Infect. Dis. 184, uwa¿a siê technikê PFGE. 211–214 (2001) 15. Dery³ko M.: W³aœciwoœci fenotypowe Enterobacteriaceae kontrolowane przez plazmidy. Post. Mikrobiol. 21, 143–169 Piœmiennictwo (1982) 16. Doucet-Populaire F., Ghnassia J.C., Bonnet R., Sirot J.: First 1. Bach S., de Almeida A., Carniel E.: The Yersinia high-patho- isolation of CTX-M-3 producing Enterobacter cloacae in genicity islands is present in different members of the family France. Antimicrob. Agents Chemother. 44, 3239–3240 (2000) Enterobacteriaceae. FEMS Microbiol. Lett. 183, 289–294 17. Dzier¿anowska D.: Antybiotykoterapia praktyczna. "-medica (2000) press, Bielsko-Bia³a, 2000, s. 21–28, 184–185 2. Barefoot S.F., Harmon K.M., Grinsted D.A. Nettles C.G.: 18. Dzier¿anowska D., Jeliaszewicz J.: Zaka¿enia szpitalne. Bacteriocins, molecular biology (w:) Encyclopedia of micro- "-medica press, Bielsko-Bia³a, 1999, s. 84–90, 461–476 biology. red. Lederberg J., Academic Press, San Diego, New 19. Dzier¿anowska D., Kamiñska W.: Zastosowanie metod bio- York, Boston, 1992, s. 417–430 logii molekularnej do wykrywania genów opornoœci na anty- 3. Beji A., Mergaert J., Gavini F., Izard D., Kersters K., Leclerc biotyki. Zaka¿enia, 1, 24–33 (2003) H., De Ley J.: Subjective synonimy of Erwinia herbicola, 20. Dumarche P., de Champs C., Sirot D., Chanal C., Bonnet R., Erwinia milletiae and Enterobacter agglomerans and rede- Sirot J.: TEM derivative-producing Enterobacter aerogenes finition of the taxon by genotypic and phenotypic data. Int. strains: dissemination of prevalent clone. Antimicrob. Agents J. Syst. Bacteriol. 38, 77–88 (1988) Chemother. 46, 1128–1131 (2002) 46 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK

21. Falkiner F.R.: Enterobacter in hospital. J. Hosp. Infect. 20, Enterobacteriaceae resembling Enterobacter cloacae. Curr. 137–140 (1992) Microbiol. 41, 417–420 (2000) 22. Farmer III J.J., Asbury M.A. Hickman F. W., Brenner D.J.: 38. Janicka G., Kania I., Ulatowska B., Kruszyñska E., Wojda M.: Enterobacter sakazaki: a new species of Enterobacteriaceae Wystêpowanie pa³eczek z rodzaju Enterobacter w materia³ach isolated from clinical specimens. Int. J. Syst. Bacteriol. 30, klinicznych i pobranych ze œrodowiska szpitalnego. Wiad. 569–584 (1980) Lek. 52, 11–12 (1999) 23. Farmer III J.J.: Enterobacteriaceae: introduction and identi- 39. Jeong S.H., Lee K., Chong Y., Yum J.H., Lee S.H., Choi H.J., fication (w:) Manual of clinical microbiology, 7-th ed., red. Kim J.M., Park K.H., Han B.H., Lee S.W. i wsp.: Characteri- Murray P.R. Baron E.J., Phaller M.A., Tehover F.C., Yolken zation of a new integron containing VIM-2, a metallo-$-lac- R.H. American Society for Microbiology, Washington, D.C., tamase gene cassette, in a clinical isolate of Enterobacter 1999, s. 442–458 cloacae. J. Antimicrob. Chemother. 51, 397–400 (2003) 24. Farmer III J.J., Fanning G.R., Davis B.R., O’Hara C.M., 40. Kamiñska W., Murawska B., Dzier¿anowska D.: Zaka¿enia Riddle C., Hickman-Brenner F.W., Asbury M.A., Lowery III Enterobacter cloacae na Oddziale Dializoterapii i Transplan- V.A., Brenner D.J.: Escherichia fergusonii and Enterobacter tologii. Terapia, 3, 8–10 (1999) taylorae, two new species of Enterobacteriaceae isolated 41. Kamiñska W., Patzer J., Dzier¿anowska D.: Urinary tract from clinical specimens. J. Clin. Microbiol. 21, 77–81 (1985) infections caused by endemic multi-resistant Enterobacter 25. Fernández-BacaV. Ballesteros F., Hervást J.A., Villalón P., cloacae in a dialysis and transplantation unit. J. Hosp. Infect. Dominguez M.A., Benedis V.J., Albertis S.: Molecular epi- 51, 215–220 (2002) demiological typing of Enterobacter cloacae isolates from 42. Keller R., Pedroso M.Z., Ritchmann R., Silva R.M.: Occur- a neonatal intensive care unit: three-year prospective study. rence of virulence-associated properties Enterobacter cloacae. J. Hosp. Infect. 49, 173–182 (2001) Infect. Immun. 66, 645–649 (1998) 26. Finnström O., Isaksson B., Haeggman S., Burman L.G.: Con- 43. Klipstein F.A, Engert R.F: Partial purification and properties trol of an outbreak of a highly $-lactam-resistant Entero- of Enterobacter cloacae heat-stabile enterotoxin. Infect. bacter cloacae strain in a neonatal special care unit. Acta Immun. 13, 1307–1314 (1976) Pediatr. 87, 1070–1074 (1998) 44. Klipstein F.A., Engert R.F.: Immunological interrelationships 27. Flynn D.M., Weinstein R.A., Nathan C: Patient’s endogenous between cholera toxin and heat-labile and heat-stabile entero- flora as the source of nosocomial Enterobacter in cardiac toxins of coliform bacteria. Infect. Immun. 18, 110–117 (1977) surgery. J. Infect. Dis. 156, 363–368 (1987) 45. Kosako Y., Tamura K., Sakazaki R., Miki K.: Enterobacter 28. Garaizar J., Kaufman M.E., Pitt T.L.: Comparison of ribo- kobei spp. nov. a new species of the family Enterobacteria- typing with conventional methods for the type identification ceae resembling Enterobacter cloacae. Curr. Microbiol. 33, of Enterobacter cloacae. J. Clin. Microbiol. 29, 1303–1307 261–265 (1996) (1991) 46. Kuboyama R.H., Bosco de Oliveira H., Moretti-Branchini 29. Gaston M.A., Stricland M.A., Ayling-Smith B.A., Pitt T.L.: M.L.: Molecular epidemiology of systemic infection caused Epidemiological typing of Enterobacter aerogenes. J. Clin. by Enterobacter cloacae in a high-risk neonatal intensive Microbiol. 27, 564–565 (1989) care unit. Infect. Contr. Hosp. Epidemiol. 24, 490–494 (2003) 30. Georghiou P.R., Hamill R.J., Wright C.E., Versalovic J., 47. Lavigne J.P., Bouziges N., Chanal C., Mahamat A., Michaux- Koeuth T., Watson D.A., Lupski J.R.: Molecular epidemio- Charachon S., Sotto A.: Molecular epidemiology of Entero- logy of infections due to Enterobacter aerogenes: identifica- bacteriaceae isolates producing extended-spectrum $-lacta- tions of hospital outbreak-associated strains by molecular mases in French hospital. J. Clin. Microbiol. 42, 3805–3808 techniques. Clin. Infect. Dis. 20, 84–94 (1995) (2004)

31. Graaf F.K., Planta R.J., Stouthamer A.H.: Effect of bacterio- 48. Lee S.H., Jeong S.H., Park Y.M.: Characterization of blaCMY-10 cin produced by Enterobacter cloacae on protein biosynte- a novel, plasmid-encoded AmpC-type $-lactamase gene in sis. Biochim. Biophis. Acta, 240, 122–136 (1971) a clinical isolate of Enterobacter aerogenes. J. Appl. Micro- 32. Grattard F., Pozzeto B., Berthelot P., Rayet I., Ros A., Lauras biol. 95, 744–752 (2003) B., Gaudin O.G.: Arbitrarily primed PCR, ribotyping and 49. Lee S.H., Jeong S.H., Shin S.H., An Y.J., Choi Y.W., Jung plasmid pattern analysis applied to investigation of a noso- Y.CH., Jung H.I., Sohn E.S., Jeong S.H., Lee K.J.: Dissemi- comial outbreak due to Enterobacter cloacae in a neonatal nation of SHV-12 and characterization of new AmpC-type intensive care unit. J. Clin. Microbiol. 32, 596–602 (1994) $-lactamase genes among clinical isolates of Enterobacter 33. Grattard F., Pozzeto B., Tabard L., Petit M., Ros A., Gaudin species in Korea. J. Clin. Microbiol. 41, 2477–2482 (2003) O.: Characterization of nosocomial strains of Enterobacter 50. Mammeri H., Laurans G., Eveillard M., Castelain S., Eb F.: aerogenes by arbitrarily primed PCR analysis and rybo- Coexistence of SHV-4 and TEM-24-producing Enterobac- typing. Infect. Control. Hosp. Epidemiol. 16, 224–230 (1995) ter aerogenes strains before a large outbreak of TEM-24-pro- 34. Hacker J., Blum-OehlerG., Mûhldorfer I., Tschäpe H.: Patho- ducing strains in a French hospital. J. Clin. Microbiol. 39, genicity islands of virulent bacteria: structure, function and 2184–2190 (2001) impact on microbal evolution. Mol. Microbiol. 23, 1089–1097 51. Mokracka J, Kaznowski A., Szarata M., Karczmarek E.: (1997) Siderophore-mediated strategies of iron acquisition by extra- 35. Hacker J., Kaper J.B.: Pathogenicity islands and the evolu- intestinal isolates of Enterobacter spp. Acta Microbiol. Pol. tion of microbes. Annu. Rev. Microbiol. 54, 641–679 (2000) 52, 81–86 (2003) 36. Hulton C.S., Higgins C.F., Sharp P.M.: ERIC sequences: 52. Mokracka J, Koczura R., Kaznowski A.: Yersiniabactin and a novel family of repetitive elements in the genomes of other siderophores produced by clinical isolates of Entero- Escherichia coli, Salmonella typhimurium and other entero- bacter spp. and Citrobacter spp. FEMS Immun. Med. Micro- bacteria. Mol. Microbiol. 5, 825–834 (1991) biol. 40, 51–55 (2004) 37. Inoue K., Sugiyama K., Kosako Y., Sakazaki R., Yamai S.: 53. Mokracka J, Koczura R., Kaznowski A.: Wyspy patogen- Enterobacter cowanii spp. nov., a new species of the family noœci. Post. Mikrobiol. 41, 51–69 (2002) PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – TAKSONOMIA, CHARAKTERYSTYKA, CZYNNIKI WIRULENCJI I METODY IDENTYFIKACJI 47

54. Murawska B., Dzier¿anowska D.: Zastosowanie metod bio- Gram-ujemnych pa³eczek Enterobacter cloacae izolowanych logii molekularnej w diagnostyce mikrobiologicznej. Mikrob. od pacjentów w SPSK 1 w Gdañsku w 1998 r. Klin. Chorób Med. 2, 38–44 (1999) ZakaŸ. i Zaka¿. Szpit. 4, 23–31 (2000) 55. Neuwirth C., Siebor E., Lopez J., Pechinot A., KaŸmierczak 65. Sanders W.E., Jr., Sanders Ch.C.: Enterobacter sp.: pathogens A.: Outbreak of TEM-24-producing Enterobacter aerogenes poised to flourish at the turn of the century. Clin. Microbiol. in an intensive care unit and dissemination of the extended- Rev. 10, 220–241 (1997) spectrum $-lactamase to other members of the family Entero- 66. Schubert S., Cuenca S., Fischer D., Heeseann J.: High-pa- bacteriaceae. J. Clin. Microbiol. 34, 76–79 (1996) thogenicity islands of Yersinia pestis in Enterobacteriaceae 56. Nieradko J., Kurlenda J.: Ocena oddzia³ywañ plazmidów na isolated from blood cultures and urine samples: prevalence zmianê wzoru litycznego klinicznych izolatów Enterobacter and functional expression. J. Infect. Dis. 182, 1268–1271 cloacae. Med. Doœw. Mikrobiol. 55, 343–349 (2003) (2000) 57. O’Hara C.M., Steigerwalt A.G., Hill B.C., Farmer III J.J., 67. Skerman V.B.D., McGowan V., Sneath P.H.A.: Approved lists Fanning G.R., Brenner D.J.: Enterobacter homraechei, a new of bacterial names. Int. Syst. Bacteriol. 30, 225–420 (1980) species of the family Enterobacteriaceae formerly known as 68. Ternover F.C., Arbeit R.D., Goering R.V., Mickelsen P.A., enteric group 75. J. Clin. Microbiol. 27, 2046–2049 (1989) Murray B.E., Persing D.H., Swaminathan B.: Interpreting 58. Paton A.W., Paton J.C.: Enterobacter cloacae producing chromosomal DNA restriction patterns produced by pulsed- a Shiga-like toxin II-related cytotoxin associated with a case field gel electrophoresis: criteria for bacterial strain typing. of hemolytic-uremic syndrome. J. Clin. Microbiol. 34, J. Clin. Microbiol. 33, 2233–2239 (1995) 463–465 (1996) 69. Traub W.H., Spohr M., Blech R.: Bacteriocin typing of clini- 59. Perilli M., Dell’Amico E., Segatore B., de Nassis M.R., Bian- cal isolates of Enterobacter cloacae. J. Clin. Microbiol. 16, chi C., Luzzaro F., Rossolini G.M., Toniolo A., Nicoletti G., 885–889 (1982) Amicosante G.: Molecular characterization of extended- 70. Tzelepi E., Giakkoupi P., Sofianou D., LoukovaV., Kemero- spectrum $-lactamases produced by nosocomial isolates of glou A., Tsakris A.: Detection of extended-spectrum $-lacta- Enterobacteriaceae from an Italian nationwide survey. J. Clin. mases in clinical isolates of Enterobacter cloacae and Entero- Microbiol. 40, 611–614 (2002) bacter aerogenes. J. Clin. Microbiol. 38, 542–546 (2000) 60. Piagnerelli M., Carlier E., Deplano A., Lejeune P., Govaerts 71. Van der Wal F.J, Hagen C.M., Oudega B, Luirink J.: The sta- D.: Risk factors for infection and molecular typing in patients ble bacteriocin release protein signal peptide, expressed as in the intensive care unit colonized with nosocomal Entero- a separate entity, functions in the release of cloacin DF13. bacter aerogenes. Infect. Contr. Hosp. Epidemiol. 23, 452–456 FEMS Microbiol. Lett. 131, 173–177 (1995) (2002) 72. Van Nierop W.H., Duse A.G., Stewart R.G., Bilgeri Y.R., 61. Pitout J.D.D., Moland E.S., Sanders C.C., Thompson K.S., Koornof H.J.: Molecular epidemiology of an outbreak of Fitzsimmons S.R.: $-lactamases and detection of $-lactam Enterobacter cloacae in the Neonatal Intensive Care Unit of resistance in Enterobacter spp. Antimicrob. Agents Chemo- a provincial hospital in Gauteng, South Africa. J. Clin. Micro- ther. 41, 35–39 (1997) biol. 36, 3085–3087 (1998) 62. Richard C.: Genus VI. Enterobacter (w:) Bergey’s Manual of 73. Weischer M., Kolmos H.J., Kaufmann M.E., Rosdahl V.T.: Systematic Bacteriology, red. Murray R. G. E., Brenner D.J., Biotyping, phage typing, and O-serotyping of clinical isola- Bryant M.P., Holt J.G., Krieg N.R., Moulder J.W., Pfen- tes of Enterobacter cloacae. APMIS, 101, 838–844 (1993) ning N., Sneath P.H.A., Stley J.T. Williams and Wilkins, Bal- 74. Weissfeld A.S., McNamara A.M., Tesh V.L., Howard B.J.: timore, Hong Kong, London, Sydney, 1984, vol. I, s. 465–469 Chapter 16. Enterobacteriaceae (w:) Clinical and pathogenic 63. Riley M.A., Wertz J.E.: Bacteriocins: evolution, ecology and microbiology. red. Howard B.J., Keiser J.F., Smith T.F., application.. Annu. Rev. Microbiol. 56, 117–137 (2002) Weissfeld A.S., Tilton R.C., Mosby, 1997, s. 299–336 64. Samet A., Œledziñska A., Dziemaszkiewicz E., Ar³ukowicz E., 75. Zaremba M.L., Borowski J.: Mikrobiologia lekarska. PZWL, Wyszczelski M., Œwica P., GrêŸlikowska H.: Charakterystyka 2001, s. 165, 207–208 48 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK POST. MIKROBIOL., PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – ZAKA¯ENIA, 2007, 46, 1, 49–58 http://www.pm.microbiology.pl LEKOWRA¯LIWOŒÆ I MECHANIZMY OPORNOŒCI NA ANTYBIOTYKI

Anna Michalska, Eugenia Gospodarek

Katedra i Zak³ad Mikrobiologii Collegium Medicum im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy Uniwersytetu Miko³aja Kopernika w Toruniu, [email protected]

Wp³ynê³o w marcu 2006 r.

1. Wstêp. 2. Zaka¿enia z udzia³em pa³eczek Enterobacter spp. 2.1. Czynniki predysponuj¹ce do zaka¿eñ. 2.2. Epidemiologia zaka¿eñ. 2.3. Udzia³ gatunkowy pa³eczek Enterobacter spp. w zaka¿eniach. 2.4. Zaka¿enia z udzia³em pa³eczek Enterobacter spp. 3. Wra¿liwoœæ pa³eczek Enterobacter spp. na antybiotyki. 4. Opornoœæ pa³eczek Enterobacter spp. na antybiotyki. 4.1. Mechanizmy opornoœci na antybiotyki $-laktamowe. 4.1.1. Opornoœæ zwi¹zana z wytwarzaniem chromosomalnych $-laktamaz AmpC. 4.1.2. Opornoœæ zwi¹zana z wytwarzaniem $-laktamaz plazmidowych. 4.1.3. Opornoœæ zwi¹zana z wytwarzaniem karbapenemaz. 4.1.4. Opornoœæ spowodowana zmianami w bia³kach porynowych i wypompowywaniem antybiotyku. 4.2. Opornoœæ na aminogliko- zydy. 4.3. Opornoœæ na fluorochinolony. 4.4. Opornoœæ na inne antybiotyki. 5. Podsumowanie Enterobacter spp. Bacteria – the infections, susceptibility and resistance to antibiotics Abstract: Enterobacter cloacae is frequently isolated from patients with hospital-acquired infections. As it is a part of the normal flora of the gastrointestinal tract, nosocomial infections are mostly endogenous. Enterobacter spp. strains may be the cause of bacteriemia, infections of skin and soft tissues, respiratory tract, urinary tract, and other organs. E. cloacae has an intrinsic resistance to ampicillin and to first and second generation cephalosporins like cephalothin and cefoxitin, a mechanism mediated by the production of an inducible Bush group 1 $-lactamase AmpC. Resistance to extended spectrum cephalosporins, broad spectrum penicillins and aztreonam is due to mutation in chromosomal gene ampD. Once this mutation occurs, high levels of the chromosomal $-lactamase (derepressed AmpC $-lactamase) are expressed. This phenotype commonly occurs under antibiotic treatment and Enterobacter isolates resistant to third generation cephalosporins account over 30% of the isolates from intensive care unit. Strains of Enterobacter spp. are also able to produce plasmid-encoded cephalosporinases, classical TEM, SHV, OXA enzymes, differents types of ESBLs and carbapenem-hydrolizing enzymes: NmcA, IMI-1, IMP-8, VIM- 2, VIM-4 and VIM-5 $-lactamases. 1. Introduction. 2. Infections caused by Enterobacter spp. 2.1. Risk factors of the infections caused by Enterobacter spp. 2.2. Epidemiology. 2.3. Participation of the Enterobacter species in the infections. 2.4. Infections caused by Enterobacter spp. 3. Susceptibility of Enterobacter spp. to antibiotics. 4. Resistance of Enterobacter spp. to antibiotics. 4.1. Resistance of Enterobacter spp. to $-laktam antibiotics. 4.1.1. Resistance due to the production of chromosomal AmpC encoding $-lactamases. 4.1.2. Resistance due to the production of plasmids encoding $-lactamases. 4.1.3. Resistance due to the production of carbapenemases. 4.1.4. Resistance due to the production of changes proteins of porins and efflux pomp. 4.2. Resistance to aminoglicosides. 4.3. Resistance to fluoroqinolones. 4.4. Resistance to other antibiotics. 5. Summary

S³owa kluczowe: Key words:

1. Wstêp Przed er¹ antybiotykow¹ bakterie tego rodzaju nie by³y uznawane za istotny czynnik etiologiczny zaka- Gram-ujemne pa³eczki rodzaju Enterobacter s¹ roz- ¿eñ. Do lat 70. XX wieku zak³adano, ¿e pa³eczki te powszechnione w przyrodzie. Miejscem ich naturalnego mog¹ byæ odpowiedzialne za zaka¿enia szpitalne, ale bytowania jest przewód pokarmowy ludzi i zwierz¹t, w du¿o mniejszym stopniu ni¿, np. E. coli czy Kleb- gleba oraz woda [19, 20, 23, 70, 71]. Odnotowano tak¿e siella spp. Zaka¿enia z ich udzia³em stanowi³y 5–7% przypadki izolacji szczepów E. cloacae i E. aerogenes wszystkich zaka¿eñ szpitalnych w USA w latach ze skóry [6]. Jako bakterie oportunistyczne sporadycznie 1976–1989 [33, 71]. Wed³ug danych z NINS (Natio- wywo³uj¹ zaka¿enia u ludzi zdrowych [71], ale mog¹ nal Nosocomial Infection Surveillance) od pocz¹tku byæ przyczyn¹ zaka¿eñ o ró¿nej lokalizacji u pacjentów lat 80. XX wieku obserwuje siê wzrost zaka¿eñ En- hospitalizowanych, u których kolonizuj¹ drogi odde- terobacter spp., zw³aszcza na oddzia³ach intensywnej chowe, moczowe, rany [19, 20, 32, 36, 37, 70, 71, 92]. terapii (OIT) [21, 36, 71]. 50 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK

2. Zaka¿enia z udzia³em pa³eczek Enterobacter spp. Zaka¿enia o etiologii E. sakazakii czêœciej wystêpuj¹ u noworodków i mog¹ byæ zwi¹zane, np. ze spo¿yciem 2.1. Czynniki predysponuj¹ce do zaka¿eñ mleka w proszku [7, 19, 20, 22, 30, 68, 71, 87, 92].

Wyst¹pieniu zaka¿eñ z udzia³em pa³eczek Entero- 2.4. Zaka¿enia z udzia³em pa³eczek Enterobac- bacter spp. sprzyjaj¹ liczne czynniki ryzyka: wiek pa- ter spp. cjenta, choroby podstawowe i towarzysz¹ce, stosowa- nie inwazyjnych metod diagnostycznych i leczniczych Pa³eczki rodzaju Enterobacter spp. uwa¿ane s¹ za (endoskopia, hemodializa, oddech wspomagany), endogenn¹ florê oportunistyczn¹, która mo¿e wywo³aæ przed³u¿ony pobyt w szpitalu, zw³aszcza na OIT, d³u- zaka¿enia szpitalne, zw³aszcza u pacjentów leczonych gotrwa³e stosowanie antybiotyków o szerokim zakre- w OIT, oddzia³ach neonatologicznych, chirurgicznych, sie dzia³ania i cytostatyków [23, 61, 71, 91]. W grupie hematologicznych, onkologicznych i transplantologicz- wysokiego ryzyka znajduj¹ siê chorzy o obni¿onej od- nych [14–16, 36,–38, 48, 70, 71]. W szpitalu w wyniku pornoœci organizmu, z niedoborami immunologiczny- stosowania w leczeniu antybiotyków o szerokim za- mi (chorzy z nowotworami, pacjenci leczeni immuno- kresie dzia³ania, zw³aszcza cefalosporyn, dochodzi do supresyjnie), osoby w podesz³ym wieku, noworodki selekcji szczepów opornych, które kolonizuj¹ przewód urodzone przedwczeœnie z nisk¹ mas¹ urodzeniow¹, pokarmowy hospitalizowanego chorego, staj¹c siê tym cukrzycy i pacjenci z oparzeniami [48, 61, 91]. Do- samym Ÿród³em zaka¿eñ [21, 73]. datkowymi czynnikami obci¹¿aj¹cymi jest obecnoœæ Bakterie te odpowiedzialne s¹ za zaka¿enia ró¿nych biomateria³ów i aparatury podtrzymuj¹cej funkcje uk³adów, np. pokarmowego, oddechowego, moczowe- ¿yciowe [20, 32, 36, 37, 54, 70, 71, 91]. go, dróg ¿ó³ciowych oraz zaka¿enia krwi, ran skóry, tkanek miêkkich, koœci i stawów [19, 20, 32, 33, 36, 2.2. Epidemiologia zaka¿eñ 37, 68, 70, 71, 85]. Pod wzglêdem czêstoœci izolacji z materia³ów kli- Zaka¿enia pa³eczkami Enterobacter spp. mog¹ mieæ nicznych od pacjentów hospitalizowanych pa³eczki charakter egzogenny. Istotn¹ rolê w rozprzestrzenia- Enterobacter spp. zajmuj¹ czwarte miejsce po E. coli, niu siê tych bakterii czêsto stanowi aparatura medycz- Pseudomonas spp. i Klebsiella spp. [33, 71]. na. Szczepy Enterobacter spp. izolowano z respirato- Pa³eczki Enterobacter spp. zajmuj¹ trzecie miejsce rów, aparatów do dializy, endoskopów, cewników, pod wzglêdem czêstoœci izolacji drobnoustrojów z uk³a- rurek tracheostomijnych, p³ynów inwazyjnych, p³y- du oddechowego u chorych hospitalizowanych. Wspól- nów do dializ, roztworów soli fizjologicznej [36, 54, nie z pa³eczkami Klebsiella spp., Serratia spp. stanowi¹ 68]. Odnotowano przypadki rozprzestrzeniania siê pa- wa¿n¹ przyczynê zapalenia p³uc, oskrzeli, rozedmy ³eczek Enterobacter spp. przez termometry [15, 83]. p³uc, zw³aszcza u chorych sztucznie wentylowanych Czêœciej jednak zaka¿enia pa³eczkami Enterobacter [21, 33, 71, 92] i pacjentów po przeszczepach p³uc spp. maj¹ charakter endogenny i rozwijaj¹ siê u cho- (60–67% pacjentów), u których zaka¿enie mia³o swe rych wczeœniej skolonizowanych, szczególnie leczo- Ÿród³o w przeszczepianym narz¹dzie [14, 71]. Œmier- nych antybiotykami [23, 36, 71]. Os³abienie odpor- telnoœæ z powodu zapalenia p³uc o tej etiologii wynosi noœci pacjenta i hamuj¹cy wp³yw antybiotyków na 14–71% i wzrasta w porównaniu z innymi pa³eczkami rozwój naturalnej flory sprzyjaj¹ kolonizacji pa³ecz- Gram-ujemnymi [71]. kami, co poprzedza zaka¿enie. Wœród zaka¿eñ skóry o etiologii Enterobacter spp. Wrotami zaka¿eñ s¹ g³ównie: przewód pokarmo- wymieniane s¹ najczêœciej zapalenie tkanki ³¹cznej, wy (5–39%), drogi oddechowe (8–50%), moczowe zapalenie miêœni, nekrotyzuj¹ce zapalenie powiêzi, za- (7–27%), ¿ó³ciowe (18–20%), linie wewn¹trznaczy- ka¿enia ropne [71]. Pa³eczki zajmuj¹ czwarte miejsce niowe (6–19%), rany pooperacyjne (7–25%), oparze- (10,3%) na liœcie przyczyn zaka¿eñ ropnych wœród nia (17%) i tkanki miêkkie (2–5%) [32, 36 37, 70, 71]. chorych OIT i oddzia³ów pooparzeniowych [71]. Zaka- Wektorem przenosz¹cym pa³eczki mo¿e byæ personel ¿enia te zwi¹zane s¹ z wczeœniejsz¹ kolonizacj¹ skóry medyczny [54, 71]. pacjenta, zw³aszcza szczepami E. cloacae [23]. Pa³eczki Enterobacter spp. zajmuj¹ pi¹te miejsce 2.3. Udzia³ gatunkowy pa³eczek Enterobacter spp. wœród patogenów odpowiedzialnych za zaka¿enia w zaka¿eniach szpitalne krwi (5,3%) i zaka¿enia uk³adu moczowego (6,1%) [71]. Zaka¿enia wystêpuj¹ zw³aszcza u chorych Udzia³ pa³eczek Enterobacter spp. w zaka¿eniach dializowanych, cewnikowanych, d³ugotrwale hospita- jest zró¿nicowany. Wœród gatunków najczêœciej izo- lizowanych [36, 37, 54, 59, 71]. Posocznica zazwy- lowanych z materia³ów klinicznych s¹ E. cloacae oraz czaj przebiega z wysok¹ (15–87%) œmiertelnoœci¹ E. aerogenes, rzadziej notuje siê E. sakazakii, E. can- (najwiêksza na oddzia³ach noworodkowych, oparze- cerogenus, E. gergoviae i E. asburiae [32, 71,87, 92]. niowych i transplantologii) i ma charakter zaka¿eñ PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – ZAKA¯ENIA, LEKOWRA¯LIWOŒÆ I MECHANIZMY OPORNOŒCI NA ANTYBIOTYKI 51 wtórnych, bêd¹cych nastêpstwem infekcji innych noœci¹ wobec Enterobacter spp. Wra¿liwoœæ wobec uk³adów [71], ale mo¿e byæ tak¿e spowodowane po- cefotaksymu wykazuje 37–95% szczepów, a wobec daniem zanieczyszczonych p³ynów infuzyjnych [85, ceftazidimu 41–94% szczepów [31, 70, 71]. Wobec 87]. Gatunkami dominuj¹cymi w takich przypadkach cefalosporyn IV generacji jest wra¿liwych od 91 do s¹: E. cloacae i E. aerogenes [71]. 99% szczepów Enterobacter spp. [71]. Za posocznicê, zapalenie opon mózgowo-rdzenio- Z antybiotyków $-laktamowych najwiêksz¹ aktyw- wych u noworodków oraz za ropnie mózgu, powstaj¹ce noœæ, od 96 do 100%, wobec pa³eczek Enterobacter szczególnie po zabiegach neurochirurgicznych czêsto spp. wykazuj¹ karbapenemy. MIC50 dla tych antybio- odpowiedzialne s¹ tak¿e szczepy E. sakazakii, wyka- tyków jest poni¿ej dopuszczalnego stê¿enia terapeu- zuj¹ce tropizm do komórek oœrodkowego uk³adu ner- tycznego [31, 70, 71]. wowego [7, 19, 20, 22, 30, 68, 71, 87, 92]. Wra¿liwoœæ na aminoglikozydy wœród pa³eczek En- GroŸnym dla ¿ycia pacjenta zaka¿eniem z udzia- terobacter spp. jest zró¿nicowana i dotyczy 49–100% ³em pa³eczek Enterobacter spp. przebiegaj¹cym z wy- szczepów [31, 70, 71, 76]. Szczepy E. sakazakii mog¹ sok¹, do 44% œmiertelnoœci¹ jest zapalenie miêœnia byæ czêœciej wra¿liwe na aminoglikozydy w porówna- sercowego [71, 79]. Do zaka¿eñ predysponuj¹ szcze- niu z innymi gatunkami, co zwi¹zane jest z mniejsz¹ gólnie stany po zabiegach kardiochirurgicznych zwi¹- mo¿liwoœci¹ nabywania przez nie plazmidów zawie- zanych z wszczepieniem sztucznych zastawek i protez raj¹cych geny opornoœci na te antybiotyki [71]. oraz przewlek³e choroby serca [79]. Spoœród innych leków fluorochinolony wykazuj¹ Pa³eczki rodzaju Enterobacter mog¹ byæ przyczyn¹ aktywnoœæ wobec 64–100% szczepów Enterobacter pooperacyjnego zapalenia ga³ki ocznej [49, 71], za- spp., a kotrimoksazol wobec 40–100% szczepów [19, paleñ koœci i stawów, zaka¿eñ pêcherzyka ¿ó³ciowego 31, 71, 92]. i narz¹dów jamy brzusznej [54, 71].

4. Opornoœæ pa³eczek Enterobacter spp. 3. Wra¿liwoœæ pa³eczek Enterobacter spp. na antybiotyki na antybiotyki Jednym z wa¿niejszych problemów wspó³czesnej Wœród pa³eczek Enterobacter spp. wystêpuje zró¿- antybiotykoterapii jest rozprzestrzenianie siê szcze- nicowana wra¿liwoœæ na antybiotyki [51, 62, 75, 76]. pów Enterobacter spp. opornych na wiêkszoœæ anty- Szczepy E. cloacae i E. aerogenes charakteryzuj¹ siê biotyków stosowanych w lecznictwie. Zwi¹zane jest naturalnym brakiem wra¿liwoœci na aminopenicyliny, to z powszechnym i czêsto nieracjonalnym stosowa- amoksycylinê z kwasem klawulanowym i tzw. „stare” niem antybiotyków o szerokim zakresie dzia³ania cefalosporyny o w¹skim zakresie dzia³ania, np. ce- zw³aszcza, cefalosporyn, karbapenemów i po³¹czeñ fazolinê, cefoksytynê [51, 71, 75]. Naturalny brak ureidopenicylin z inhibitorami $-laktamaz [73] oraz wra¿liwoœci na cefoksytynê wykazuj¹ tak¿e szczepy z nabywaniem przez te drobnoustroje ró¿norodnych E. cancerogenus, E. asburiae, E amnigenus i E. hor- mechanizmów opornoœci na te leki [71]. machei [76]. Natomiast niektóre szczepy E. sakazakii Najczêœciej wystêpuj¹cym mechanizmem opornoœ- i E. gergoviae mog¹ byæ wra¿liwe na te antybiotyki ci na antybiotyki u pa³eczek Enterobacteriaceae jest [62, 71, 76]. Szczepy te równie¿ s¹ wra¿liwe na ami- wytwarzanie enzymu hydrolizuj¹cego lub modyfiku- noglikozydy [71, 76]. jacego lek, jak ma to miejsce w przypadku opornoœci Od 25 do 90% szczepów Enterobacter spp. jest na antybiotyki $-laktamowe i aminoglikozydowe. wra¿liwych na ureidopenicyliny i karboksypenicyliny Pozosta³e mechanizmy (zmiana miejsca docelowego oraz po³¹czenia tych antybiotyków z inhibitorami $-lak- dzia³ania antybiotyku, zmiana przepuszczalnoœci os³on tamaz [31, 70, 71]. Dodanie inhibitorów $-laktamaz komórkowych bakterii, aktywne wypompowywanie an- do antybiotyków $-laktamowych nie zawsze jednak tybiotyku z komórki bakterii) czêœciej odpowiedzialne zwiêksza ich aktywnoœæ wobec pa³eczek E. aerogenes s¹ za opornoœæ na inne grupy antybiotyków i chemiote- i E. cloacae, np. dodanie kwasu klawulanowego do rapeutyków, np. na trimetoprim/sulfametoksazol, fluo- tikarcyliny mo¿e zmniejszyæ aktywnoœæ tego antybio- rochinoliny [19, 28, 71, 90]. tyku z powodu mo¿liwoœci wyindukowania chromo- somalnej $-laktamazy u tych gatunków [71, 73]. 4.1. Mechanizmy opornoœci na antybiotyki Cefalosporyny II generacji nie s¹ wystarczaj¹co ak- $-laktamowe tywne wobec pa³eczek E. cloacae (naturalna œrednio- wra¿liwoœæ), poniewa¿ minimalne stê¿enia hamuj¹ce 4.1.1. Opornoœæ zwi¹zana z wytwarzaniem $ (MIC50) dla nich czêsto przekraczaj¹ dopuszczalne chromosomalnych -laktamaz AmpC stê¿enia terapeutyczne [71]. Natomiast cefalosporyny G³ówny mechanizm opornoœci na antybiotyki III generacji charakteryzuj¹ siê doœæ wysok¹ aktyw- $-laktamowe u pa³eczek Enterobacter spp. zwi¹zany 52 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK jest z wytwarzaniem kodowanej chromosomalnie substratowym, zdoln¹ do inaktywacji tak¿e karbape- (przez gen ampC) indukowanej $-laktamazy AmpC, nemów, powsta³¹ w wyniku nadprodukcji cefalospo- która nie jest hamowana przez kwas klawulanowy [19, rynazy AmpC [19, 82]. 28, 31, 66, 71, 77, 78]. W naturalnych warunkach en- Poziom ekspresji enzymów AmpC w stanie induk- zym ten jest wytwarzany w iloœciach œladowych, na cji i derepresji jest 10-krotnie wy¿szy u pa³eczek Ente- sta³ym poziomie (ekspresja konstytutywna) [19, 28, robacter spp. i Citrobacter spp. ni¿ u pa³eczek Serratia 78]. W obecnoœci niektórych antybiotyków, zw³aszcza spp., Morganella spp., Providencia spp. Wyselek- takich, jak ampicylina, amoksycylina, cefalosporyny cjonowane mutanty Enterobacter spp. mog¹ stanowiæ I generacji, cefoksytyna, czy imipenem, wytwarzanie florê szpitaln¹ i dotyczyæ 15–50% szczepów izolowa- tego enzymu wzrasta (ekspresja indukowana) [19, 28, nych od chorych leczonych na oddzia³ach intensywnej 78]. Zjawisko to powoduje, ¿e pa³eczki Enterobacter terapii [28]. Selekcji mutantów opornych w szpitalu spp. s¹ naturalnie oporne na aminopenicyliny i cefa- sprzyja szerokie stosowanie w leczeniu antybiotyków losporyny I i II generacji, które jednoczeœnie s¹ sub- o szerokim zakresie dzia³ania, zw³aszcza cefalosporyn stratami $-laktamaz AmpC. Opornoœæ ta dotyczy te¿ III generacji, które s¹ dobrymi substratami dla tych po³¹czeñ aminopenicylin z inhibitorami $-laktamaz. enzymów [31, 70, 71]. W zwi¹zku z rozprzestrzenia- W takich przypadkach w leczeniu zaka¿eñ nie nale¿y niem siê mutantów z derepresorowym genem, stoso- stosowaæ antybiotyków bêd¹cych silnymi induktora- wanie cefalosporyn w zaka¿eniach pa³eczkami Ente- mi z innymi antybiotykami $-laktamowymi, np. cefo- robcter spp. nie jest wskazane, za wyj¹tkiem zaka¿eñ ksytyny i piperacyliny [19]. uk³adu moczowego, gdzie antybiotyki te osi¹gaj¹ tak Chromosomalne $-laktamazy AmpC zazwyczaj s¹ wysokie stê¿enia, ¿e nawet szczepy oporne zostaj¹ za- indukowane i wystêpuj¹ u 70–80% szczepów Entero- bite [19, 28, 36, 71]. bacter spp. [81]. Enzymy te charakteryzuj¹ siê bardzo szerokim zakresem dzia³ania obejmuj¹cym g³ównie 4.1.2. Opornoœæ zwi¹zana z wytwarzaniem $-lak- penicyliny (oprócz temocyliny) oraz cefalosporyny tamaz plazmidowych I–III generacji. Jednak w zale¿noœci od gatunku bak- Oprócz $-laktamaz kodowanych chromosomalnie terii, mog¹ wykazywaæ ró¿n¹ aktywnoœæ. Wiêkszoœæ u pa³eczek Enterobacter spp. wystêpuj¹ tak¿e kodo- szczepów E. cloacae, E. aerogenes E. asburiae i E. tay- wane plazmidowo $-laktamazy AmpC powsta³e w wy- lorae wytwarza tego typu enzymy na wysokim pozio- niku przeniesienia genu ampC E. cloacae z chromo- mie. Natomiast niektóre szczepy E. gergoviae i E. sa- somu na plazmid. Przyk³adem takich, tzw. „wtórnych kazakii mog¹ wytwarzaæ ten enzym na bardzo niskim $-laktamaz klasy C” wystêpuj¹cych u pa³eczek Ente- poziomie (ekspresja w stanie wyjœciowym ma charak- robacter spp. s¹ enzymy MIR-1 [28, 66, 69 78], ACT- ter konstytutywny) lub nie wytwarzaæ go wcale, co t³u- 1 [69], CMY-10 [39]. Enzymy te hydrolizuj¹ oksyimi- maczy ich wiêksz¹ wra¿liwoœæ na ampicylinê i cefalo- no-$-laktamy, cefamycyny i s¹ oporne na dzia³anie sporyny starszych generacji [62, 71, 76]. inhibitorów $-laktamowych. Czêsto nazywane s¹ te¿ Czêstym zjawiskiem wœród szczepów szpitalnych cefamycynazami [28]. E. cloacae, E. aerogenes, E. sakazakii, E. asburiae Jednym z mechanizmów opornoœci na antybiotyki i E. cancerogenus jest, tzw. derepresja $-laktamaz $-laktamowe u pa³eczek Enterobacter spp. jest wystê- AmpC [19, 28, 31, 71]. Wynika ona z pojedynczej mu- powanie kodowanych plazmidowo $-laktamaz TEM-1, tacji w chromosomalnym genie ampD, który prawi- TEM-2 i SHV-1 (nale¿¹cych do klasy A wg Amblera, d³owo zapobiega nadprodukcji $-laktamazy AmpC, co grupa 2b wg Bush) lub OXA-1 (klasy D wg Amblera, prowadzi do zmiany ekspresji enzymu z indukcyjnej grupa 2d wg Bush) [71]. Enzymy te nadaj¹ opornoœæ na konstytutywn¹. Enzym ten wytwarzany jest stale na szerokozakresowe penicyliny, np. piperacylinê na bardzo wysokim poziomie. Czêstoœæ pojawiania siê i cefalosporyny I generacji u szczepów E. cloacae. mutacji w genach odpowiedzialnych za wytwarzanie Bakterie wytwarzaj¹ce takie $-laktamazy s¹ zazwy- derepresorowanych $-laktamaz AmpC w komórkach czaj wra¿liwe na szerokozakresowe cefalosporyny Enterobacter spp. wynosi 10–5–10–7 [28, 77]. Szczepy i po³¹czenia $-laktamów z inhibitorami $-laktamaz wytwarzaj¹ce takie enzymy s¹ oporne na wszystkie [19, 28, 63, 71]. antybiotyki $-laktamowe z wyj¹tkiem karbapenemów, Innym mechanizmem opornoœci na antybiotyki temocyliny i cefalosporyn IV generacji, a tak¿e na po³¹- $-laktamowe wœród pa³eczek Enterobacteriaceae jest czenia $-laktamów z inhibitorami $-laktamaz [19, 28, 31, wytwarzanie enzymów o rozszerzonym profilu sub- 53, 62, 71, 78]. W przypadkach bakteriemii leczonych stratowymu (extended-spectrum $-lactamases, ESBL) cefalosporynami III generacji, czêstoœæ selekcji zmu- z grupy 2be wg B u s h [8, 19, 28, 42, 63, 71]. Wœród towanych szczepów mo¿e wynosiæ nawet do 20% [28]. pa³eczek Enterobacter spp. ten typ opornoœci na anty- Opisano tak¿e szczepy wytwarzaj¹ce, tzw. chro- biotyki odnotowano w ró¿nych krajach ze zró¿nico- mosomaln¹ cefalosporynazê o rozszerzonym zakresie wan¹ czêstoœci¹, np. w Hiszpanii – oko³o 0,4% szcze- PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – ZAKA¯ENIA, LEKOWRA¯LIWOŒÆ I MECHANIZMY OPORNOŒCI NA ANTYBIOTYKI 53 pów [8], we Francji – 2,5–53,5% [13, 74], w Wielkiej Zjednoczonych [58, 64, 65], a nastêpny we Francji Brytanii – 33,0% [11], Grecji – 45,6% [80], Chinach w 1990 roku (E. cloacae, szczep NOR-1) [57, 58, 64]. – 46,7% [93], Stanach Zjednoczonych – 18,0–34,0% Szczepy te wytwarza³y, oprócz $-laktamaz TEM-1 [41, 67], Nigerii – 20% [1]. Enzymy typu ESBL, po- oraz AmpC kodowane chromosomalnie, $-laktamazy wsta³e w wyniku mutacji punktowej w genach enzy- oznaczone jako IMI-1 (szczepy amerykañskie) i NmcA mów macierzystych TEM i SHV, warunkuj¹ opornoœæ (szczep francuski). na wiêkszoœæ antybiotyków $-laktamowych, tj. peni- Enzymy IMI-1 i NmcA (nonmetallocarbapenamase cylin (oprócz temocyliny), cefalosporyn (oprócz cefa- of class A, NmcA) zaliczane s¹ do grupy 2f wg B u s h mycyn) i monobaktamów. Szczepy Enterobacter spp. (do klasy A wg Amblera). Posiadaj¹ w centrum ak- wytwarzaj¹ce enzymy typu ESBL mog¹ byæ wra¿liwe tywnym aminokwas serynê. Obydwa enzymy nale¿¹ jedynie na penicyliny z inhibitorami (zw³aszcza na pi- do niemetaloenzymów i wykazuj¹ 95% podobieñstwo peracylinê z tazobaktamem), karbapenemy i czasem homologicznych sekwencji [50, 58, 64, 65, 78]. Z tego na cefepim [28, 42, 53]. Po³¹czenia penicylin z inhibito- powodu uwa¿a siê, ¿e IMI-1 mo¿e byæ typem $-lakta- rami $-laktamaz nie zawsze s¹ jednak wystarczaj¹co mazy Nmc. Enzymy te, indukowane przez cefoksytynê skuteczne [28, 42, 62, 71]. Wra¿liwoœæ ta odró¿nia lub imipenem, hydrolizuj¹ karbapenemy (przy czym je od derepresorowanych $-laktamaz, które pozostaj¹ imipenem szybciej jest hydrolizowany ni¿ meropenem), oporne na penicyliny z inhibitorami i szerokozakreso- aminokarboksypenicyliny, monobaktamy i cefalospo- we cefalosporyny III generacji. ryny starszych generacji (np. cefalotynê). Szczepy Wystêpowanie enzymów typu ESBL u pa³eczek wykazuj¹ce ten typ opornoœci zachowuj¹ wra¿liwoœæ Enterobacter spp. stwierdza siê czêœciej u szczepów na cefalosporyny III i IV generacji [19, 50, 65, 78]. E. aerogenes ni¿ E. cloacae [1, 80]. Dotychczas u pa- Oba enzymy s¹ hamowane przez inhibitory $-lakta- ³eczek Enterobacter spp. stwierdzono nastêpuj¹ce ro- maz. Tazobaktam jest bardziej skuteczny wobec IMI-1, dzaje enzymów typu ESBL: TEM-1, TEM-2, TEM-3 a kwas klawulanowy wobec NmcA [57, 58, 65, 78]. [13, 18, 63], TEM-8 [18], TEM-10, TEM-12 [63, 67], Stwierdzono tak¿e, ¿e ekspresja obu enzymów jest re- TEM-16 [40], TEM-20 [72], TEM-24 [8, 13, 18, 46, gulowana przez region regulatorowy Lys-R zwany 56, 60, 63], TEM-26 [60, 63, 67, 72], TEM-27 [8], NmcR, który odgrywa rolê aktywatora biosyntezy kar- TEM-52 [60], TEM-80 [2], SHV-2, SHV-3, SHV-4, bapenemazy przy obecnoœci induktora. Ponadto wykry- SHV-5 [11, 18, 46, 63], SHV-7 [41], SHV-12 [40, 60, to, ¿e gen ampD odpowiedzialny za regulacjê chromo- 72] i nie spokrewnione z enzymami typu TEM i SHV somalnej $-laktamazy AmpC mo¿e regulowaæ równie¿ enzymy: SFO-1 [47], IBC-1 [26, 38], CTM-1 [72], ekspresjê enzymu NmcA, a mutacja w tym genie mo¿e CTX-M-3 [17, 88], CTX-M-8 [5], CTM-10 [8], VEB-1 prowadziæ jednoczeœnie do nadprodukcji chromoso- [27], VEB-3 [35]. malnej cefalosporynazy AmpC i ekspresji karbapene- Opisywane pa³eczki wytwarzaj¹ce enzymy typu mazy NmcA [52, 58, 64]. ESBL, mog¹ byæ oporne równie¿ na aminoglikozydy, W 2001 roku wyizolowano od pacjenta z Bostonu tetracykliny, trimetoprim, sulfonamidy i chloramfeni- pierwszy szczep pa³eczek Enterobacter spp. wytwarza- kol, poniewa¿ opornoœæ na te antybiotyki kodowana j¹cy serynozale¿ny enzym KPC-2 (nazwa pochodzi od jest na tym samym plazmidzie [63, 71]. Pojawienie szczepu Klebsiella pneumoniae, u którego po raz pierw- siê takich szczepów w szpitalu jest sygna³em do za- szy wykryto w 2001 roku karbapenemazê KPC-1) [29]. ostrzenia re¿imu sanitarnego i zweryfikowania polityki Enzym ten nale¿y do klasy A wg Bush i wykazuje antybiotykowej. 45% podobieñstwo aminokwasów do enzymu Sme-1 Serratia marcescens oraz 90% homologii z enzymami 4.1.3. Opornoœæ zwi¹zana z wytwarzaniem karba- NmcA i IMI-1. Zakres dzia³ania pozostaje taki, jak penemaz u wszystkich serynozale¿nych karbapenemaz klasy A. Opornoœæ pa³eczek Enterobacteriaceae na karba- Kolejn¹ grup¹ enzymów hydrolizuj¹cych karbape- penemy mo¿e wynikaæ ze zmian w bia³kach poryno- nemy wystêpuj¹c¹ wœród pa³eczek Enterobacter spp. wych, nadprodukcji, tzw. chromosomalnej cefalospo- s¹ metaloenzymy zawieraj¹ce atom cynku w centrum rynazy o szerokim zakresie substratowym zdolnej do aktywnym enzymu. Nale¿¹ one do grupy 3 wg B u s h hydrolizy karbapenemów, a tak¿e w zwi¹zku z wytwa- (do klasy B wg Amblera). Geny koduj¹ce wytwarza- rzaniem karbapenamaz – enzymów zaliczanych do nie tych enzymów znajduj¹ siê na chromosomie, plaz- klas: A, B i D w klasyfikacji wg Amblera [19, 58, 78, midach lub integronach [19, 28, 58, 66, 78]. W prze- 90]. Ostatni mechanizm jest najczêstsz¹ przyczyn¹ ciwieñstwie do niemetaloenzymów klasy A, enzymy opornoœci na tê grupê antybiotyków, równie¿ wœród tej grupy nie hydrolizuj¹ monobaktamów i s¹ oporne pa³eczek Enterobacter spp. na dzia³anie znanych inhibitorów $-laktamaz (kwasu Pierwsze dwa szczepy E. cloacae oporne na imipe- klawulanowego, sulbaktamu, tazobaktamu), ale ule- nem izolowano w 1984 roku w Kalifornii, w Stanach gaj¹ inaktywacji pod wp³ywem dzia³ania zwi¹zków 54 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK chelatuj¹cych, np. EDTA. W spektrum substratowym AAC(3)-V, rzadziej natomiast wystêpuj¹ nukleotydo- metaloenzymów znajduj¹ siê natomiast szerokozakre- transferazy (AAD lub ANT), np. ANT(2”). W wyniku sowe penicyliny (aminopenicyliny, ureidopenicyliny), dzia³ania tych enzymów powstaj¹ acetylo-, nukleoty- cefalosporyny (zw³aszcza III–IV generacji), cefamy- dylopoochodne formy antybiotyku, które nie wykazuj¹ cyny i karbapenemy [28, 58, 66, 78]. Enzymy te po- dzia³ania w miejscu docelowym antybiotyku, czyli dzielono na cztery grupy: typu IMP 1–18, typu VIM na podjednostkê 30S rybosomu. Jednoczesna synteza 1–13 (nazwa pochodzi od miejsca wykrycia pierw- kilku enzymów modyfikuj¹cych antybiotyk mo¿e do- szego enzymu w 1997 roku – Verona IMipenemase, prowadziæ do opornoœci szczepów na wszystkie anty- VIM), typu SPM-1 (Sao Paulo metallo-$-lactamase, biotyki aminoglikozydowe. Geny opornoœci na te anty- SPM), GIM-1 (German IMipenemase, GIM – wykryty biotyki znajduj¹ siê na plazmidach lub transpozonach, w 2002 roku) [34, 43, 58, 84, 89]. obok genów warunkuj¹cych wytwarzanie enzymów Niewiele jest doniesieñ na temat metaloenzymów typu ESBL. St¹d, oba typy opornoœci mog¹ wystêpo- wœród pa³eczek Enterobacter spp. [34, 43, 58, 89]. waæ razem [63, 71]. Dotychczas wykryto u nich nastêpuj¹ce metaloenzymy klasy B hydrolizuj¹ce karbapenemy: IMP-8 (wykryty 4.3. Opornoœæ na fluorochinolony w latach 1999–2000 u szczepów pochodz¹cych od 20 pacjentów na Tajwanie) [89], VIM-2 (u szczepu od Geny opornoœci na fluorochinolony zlokalizowane pacjenta z Korei w 2000 roku) [34, 58], VIM-4 s¹ na chromosomie bakteryjnym. Podstawowym me- (u szczepu od pacjentki we W³oszech w 2002 roku, chanizmem opornoœci na fluorochinolony wœród pa³e- pierwsze doniesienie z Europy) [43], VIM-5 (u szcze- czek Enterobacter spp. s¹ mutacje w genie gyrA ko- pu od pacjenta w Turcji w 2002 roku) [24]. We wszyst- duj¹cym podjednostkê A gyrazy DNA. Efektem ta- kich przypadkach wykrycia opornoœci na karbapene- kich mutacji jest synteza enzymów, które przestaj¹ my z powodu wytwarzania cynkozale¿nych enzymów byæ miejscem docelowego dzia³ania fluorochnolonów, klasy B, pacjenci byli leczeni przez d³u¿szy czas kar- które blokuj¹c podjednostkê gyrazy doprowadza³y do bapenemami. zahamowania replikacji i œmierci komórki [25, 86]. Chocia¿ wytwarzanie tych enzymów zdarza siê Opornoœæ niskiego stopnia na fluorochinolony, podob- bardzo rzadko, oczywistym jest fakt, ¿e izolacja takich nie jak na chloramfenikol, mo¿e byæ spowodowana szczepów z materia³ów klinicznych winna prowadziæ czynnym usuwaniem antybiotyku z komórki („efflux do ograniczenia zu¿ycia karbapenemów. pomp”) [44, 45].

4.1.4. Opornoœæ spowodowana zmianami w bia³- 4.4. Opornoœæ na inne antybiotyki kach porynowych i wypompowywaniem an- tybiotyku Naturalna opornoœæ pa³eczek Enterobacter spp. na Jednym z mechanizmów opornoœci bakterii na anty- rifampicynê, linkozamidy, makrolidy (z wyj¹tkiem azy- biotyki mog¹ byæ zmiany w przepuszczalnoœci os³on tromycyny), glikopeptydy, streptograminy i kwas fusy- komórkowych i bia³ek porynowych [19]. Pa³eczki dowy zwi¹zana jest z nieprzepuszczalnoœci¹ b³ony ze- Enterobacter spp. mog¹ w ten sposób wykazywaæ wnêtrznej pa³eczek Enterobacteriaceae [76]. opornoœæ na karbapenemy i inne antybiotyki $-lakta- mowe. Z piœmiennictwa [4, 9, 10, 12, 82, 90] wynika, ¿e zmiana przepuszczalnoœci lub brak ekspresji bia³ek 5. Podsumowanie porynowych OmpF (o masie cz¹st. 39-kDa) i OmpC (o masie cz¹st. 42-kDa) powoduje pojawienie siê W ostatnich latach w wielu krajach notuje siê dyna- szczepów E. aerogenes opornych na imipenem i jedno- miczny wzrost znaczenia pa³eczek Enterobacter spp. w czeœnie œredniowra¿liwych na meropenem i cefepim. zaka¿eniach szpitalnych. Bakterie te charakteryzuj¹ siê Znane s¹ te¿ szczepy Enterobacter spp. oporne na anty- naturaln¹ opornoœci¹ na aminopenicyliny, amoksycyli- biotyki $-laktamowe z powodu czynnego wypompo- nê z kwasem klawulanowym i cefoksytynê. Z gatun- wywania leku z komórki na zasadzie „pompy” [3, 44]. ków tego rodzaju najczêœciej uznawanymi za patogen- ne dla ludzi s¹: E. cloacae, E aerogenes i E. sakazakii. 4.2. Opornoœæ na aminoglikozydy Wrotami zaka¿eñ dla tych drobnoustrojów s¹ g³ów- nie przewód pokarmowy, drogi oddechowe, moczowe, Opornoœæ pa³eczek Enterobacter spp. na amino- ¿ó³ciowe, linie wewn¹trznaczyniowe, rany, oparzenia glikozydy wynika przede wszystkim z wytwarza- i tkanki miêkkie. Bakterie mog¹ wywo³ywaæ zaka¿e- nia enzymów modyfikuj¹cych antybiotyk [55, 71]. nia dróg moczowych, oddechowych, ¿ó³ciowych, za- Wœród enzymów tych dominuj¹ acetylotransferazy ka¿enia ran, skóry, tkanek miêkkich, koœci, stawów, (AAC): AAC(3)-II, AAC(6’)-II, AAC(3)-III, AAC(3)-I, posocznice i zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych. PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – ZAKA¯ENIA, LEKOWRA¯LIWOŒÆ I MECHANIZMY OPORNOŒCI NA ANTYBIOTYKI 55

Najczêœciej wystêpuj¹cym mechanizmem opornoœci resistant Enterobacter aerogenes. Antimicrob. Agents Che- u pa³eczek Enterobacter spp. na antybiotyki jest wy- mother. 40, 2854–2858 (1996) twarzanie kodowanej chromosomalnie indukowanej 10. Chow J.W., Shlases D.M.: Imipenem resistance associated $ with the loss of a 40 kDa outer membrane protein in Entero- -laktamazy AmpC. Czêstym zjawiskiem u wielu bacter aerogenes. J. Antimicrob. Chemother. 28, 499–504 szczepów szpitalnych E. cloacae, E. aerogenes, E. sa- (1991) kazakii, E. asburiae i E. cancerogenus jest, tzw. dere- 11. Crowley B., Ratcliffe G.: Extended-spectrum $-lactamases presja $-laktamaz AmpC powsta³a na skutek mutacji in Enterobacter cloacae: underestimated but clinically signi- chromosomalnej w genie ampD. Prowadzi ona do ficant. J. Antimicrob. Chemother. 51, 1316–1317 (2003) zmiany ekspresji enzymu z indukcyjnej na konstytu- 12. De Champs C. Henquell C., Guelon D., Sirot D., Gazuy N., Sirot J.: Clinical and bacteriological study of nosocomial tywn¹. Szczepy wytwarzaj¹ce derepresorowane enzy- infections due to Enterobacter aerogenes resistant to imi- my charakteryzuj¹ siê opornoœci¹ na wszystkie anty- penem. J. Clin. Microbiol. 31, 123–127 (1993) biotyki $-laktamowe z wyj¹tkiem karbapenemów 13. De Champs C., Sirot D., Chanal C., Bonnet R., Sirot J., and i cefalosporyn IV generacji, a tak¿e na po³¹czenia the French Study Group.: A 1998 survey of extended-spec- $-laktamów z inhibitorami $-laktamaz. Pa³eczki En- trum $-lactamases in Enterobacteriaceae in France. Antimi- terobacter spp. mog¹ wytwarzaæ tak¿e kodowane plaz- crob. Agents Chemother. 44, 3177–3179 (2000) $ 14. Deusch E.A., Grimm M., Graninger W., Kleptko W., Wolner midowo -laktamazy typu AmpC, klasyczne enzymy E.: Early bacterial infections in lung transplant recipients. typu TEM, SHV, OXA, enzymy typu ESBL i karba- Chest 104, 1412–1416 (1993) penemazy: IMI-1 i NmcA, IMP-8, VIM-2, VIM-4, 15. Dijk Y., Bik E.M., Hochstenbach-Vernooij S., Vlist G.J., VIM-5. Selekcji opornych mutantów w szpitalu sprzyja Savelkoul P.H.M., Kaan J.A., Diepersloot R.J.A.: Manage- powszechne stosowanie w leczeniu zaka¿eñ antybio- ment of an outbreak of Enterobacter cloacae in a neonatal tyków o szerokim zakresie dzia³ania, zw³aszcza cefalo- unit using simple preventive measures. J. Hosp. Infect. 51, 21–26 (2002) sporyn III generacji i karbapenemów. 16. Dorsey G., Borneo H.T., Sun S.J., Wells J., Steele L., How- land K., Perdreau-Remington F., Bangsberg D.R.: A hetero- genous outbreak of Enterobacter cloacae and Serratia mar- Piœmiennictwo cescens infections in a surgical intensive care unit. Infect. Control. Hosp. Epidemiol. 21, 465–469 (2000) 1. Aibinu I.E., Ohaegbulam V.C., Adenipekun E.A., Ogunsola 17. Doucet-Populaire F., Ghnassia J.C., Bonnet R., Sirot J.: F.T., Odugbemi T.O., Mee B.J.: Extended-spectrum $-lacta- First isolation of CTX-M-3 producing Enterobacter cloacae mase enzymes in clinical isolates of Enterobacter species in France. Antimicrob. Agents Chemother. 44, 3239–3240 from Lagos, Nigeria. J. Clin. Microbiol. 41, 2197–2200 (2003) (2000) 2. Arpin C., Labia R., Dubois V., Noury P., Souquet M., Quen- 18. Dumarche P., de Champs C., Sirot D., Chanal C., Bonnet R., tin C.: TEM-80, a novel inhibitor-resistant $-lactamase in Sirot J.: TEM derivative-producing Enterobacter aerogenes a clinical isolate of Enterobacter cloacae. Antimicrob. Agents strains: dissemination of prevalent clone. Antimicrob. Agents Chemother. 46, 1183–1189 (2002) Chemother. 46, 1128–1131 (2002) " 3. Bornet C., Chollet R., Mallea M., Chevalier J., Davin-Regli 19. Dzier¿anowska D.: Antybiotykoterapia praktyczna. -medica A., Pages J.M., Bollet C.: Imipenem and expression of multi- press, Bielsko-Bia³a, 2000, s. 184–185 " drug efflux pump in Enterobacter aerogenes. Biochem. Bio- 20. Dzier¿anowska D., Jeliaszewicz J.: Zaka¿enia szpitalne. - phys. Res. Commun. 301, 985–990 (2003) medica press, Bielsko-Bia³a, 1999, s. 84–90 4. Bornet C., Davin-Regli A., Bosi C., Pages J.M., Bollet C.: 21. Falkiner F.R.: Enterobacter in hospital. J. Hosp. Infect. 20, Imipenem resistance of Enterobacter aerogenes mediated 137–140 (1992) by outer membrane permeability. J. Clin. Microbiol. 38, 22. Farmer J.J., Asbury M.A. Hickman F. W., Brenner D.J.: 1048–1052 (2000) Enterobacter sakazaki: a new species of Enterobacteriaceae 5. Bonnet R., Sampaio J.L., Labia R., De Champs C., Sirot D., isolated from clinical specimens. Int. J. Syst. Bacteriol. 30, Chanal C., Sirot J.: A novel CTX-M $-lactamase (CTX-M-8) 569–584 (1980) in cefotaxime-resistant Enterobacteriaceae isolated in Brasil. 23. Flynn D.M. Weinstein R.A., Nathan C.: Patient’s endogenous Antimicrob. Agents Chemother. 44, 1936–1942 (2000) flora as the source of nosocomial Enterobacter in cardiac 6. Brenner D.J.: Chapter 95. The genus Enterobacter (w:) The surgery. J. Infect. Dis. 156, 363–368 (1987) Procaryotes. A handbook on habitats, isolation and identifica- 24. Gacar G.G., Midilli K., Kolayli F., Ergen K., Gundes S., tion of bacteria. red. Starr M.P., Stolp H., Trüper H.G., Balows Hosoglu S., Karadenizli A., Vahaboglu H.: Genetic and enzy- $ A. Schilgel H.G., Springer Verlag, Berlin, 1981, s. 1173–1180 matic properties of metallo- -lactamase VIM-5 from a clini- 7. Burdette J.H., Santos C.: Enterobacter sakazaki brain abscess cal isolate of Enterobacter cloace. Antimicrob. Agents Che- in the neonate: the importance of neuroradiologic imaging. mother. 49, 4400–4403 (2005) Pediatr. Radiol. 30, 33–34 (2000) 25. Georgopoulos A., Schein R., Buxbaum A.: Mechanism of 8. Cantón R., Oliver A., Coque T.M., Varela M.C., Perez-Diaz quinolone in clinical isolates of Enterobacter clocae. Clin. J.C., Baquero F.: Epidemiology of extended-spectrum $-lac- Microbiol. Infect. 4, 2–4 (1998) tamase-producing Enterobacter isolates in a spanish hospital 26. Giakkoupi P., Tzouvelekis L.S., Tsakris A., Loukova V., during 12-year period. J. Clin. Microbiol. 40, 1237–1243 Sofianou D., Tzelepi E.: IBC-1, a novel integron-associated $ (2002) clas A -lactamase with extended-spectrum properties pro- 9. Charrel R.N., Pages J.M., Micco P.D., Mallea M.: Prevalence duced by an Enterobacter cloacae clinical strain. Antimicrob. of outer membrane porinalteration in $-lactam antibiotic- Agents Chemother. 44, 2247–2253 (2000) 56 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK

27. Girlich D., Poirel L., Leelaporn A., Karim A., Tribuddharat 42. Livemore D.M.: $-lactamases in laboratory and clinical resi- C., Fenevald M., Nordmann P.: Molecular epidemiology of stance. Clin. Microb. Rev. 8, 557–584 (1995) the integron-located VEB-1 extended-spectrum $-lactamase 43. Luzzaro F., Docquier J.D., Colion C., Endimiani A., Lom- in nosocomial enterobacterial isolates in Bangkok, Thailand. bardi G., Amicosante G., Rossolini G.M., Toniolo A.: Emer- J. Clin. Microbiol. 39, 175–182 (2001) gence in Klebsiella pneumoniae and Enterobacter cloacae 28. Gniadkowski M.: $-laktamazy u pa³eczek Gram-ujemnych. clinical isolates of the VIM-4 metallo-$-lactamase encoded Mikrobiologia Medycyna 2, 17–24 (1997) by a conjugative plasmid. Antimicrob. Agents Chemother. 48, 29. Hossain A., Ferraro M.J., Pino R.M., Dew R.B., Moland 648–50 (2004) E.S., Lockhart T.J., Thomson K.S., Goering R.V., Hanson 44. Malléa M, Chevalier J., Bornet C., Eyraud A., Davin-Regli N.D.: Plasmid-mediated carbapenem-hydrolyzing enzyme A., Bollet C., Pagès J.M.: Porin alterations and active efflux: KPC-2 in an Enterobacter spp. Antimicrob. Agents Chemo- two in vivo drug resistance strategies used by Enterobacter ther. 48, 4438–4440 (2004) aerogenes. Microbiology, 144, 3003–3009 (1998) 30. Huang C.R., Chang W.N., Lu C.H.: Adult Enterobacter me- 45. Malléa M., Chevalier J., Eyaud A., Pagés J.P.: Inhibitors of ningitis: a high incidence of coinfection with other patho- antibiotic efflux pump in Enterobacter aerogenes strains. gens and frequent association with neurosurgical procedurs. Biochem. Biophys. Res. Commun. 293, 1370–1373 (2002) Infect. 29, 75–79 (2001) 46. Mammeri H., Laurans G., Eveillard M., Castelain S., Eb F.: 31. Janicka G., Kania I., K³yszejko Cz., Wróblewski M., Ula- Coexisistence of SHV-4 and TEM-24-producing Enterobac- towska B.: Wra¿liwoœæ na antybiotyki niektórych gatunków ter aerogenes strains before a large outbreak of TEM-24-pro- rodzaju Enterobacter izolowanych z ró¿nych materia³ów kli- ducing strains in a Franch hospital. J. Clin. Microbiol. 39, nicznych. Wiad. Lek. 53, 9–10 (2000) 2184–2190 (2001) 32. Janicka G., Kania I., Ulatowska B., Kruszyñska E., Wojda M.: 47. Matsumoto Y., Inoue M.: Characterization of SFO-1, a plas- Wystêpowanie pa³eczek z rodzaju Enterobacter w materia- mid-mediated inducible class A $-lactamase from Entero- ³ach klinicznych i pobranych ze œrodowiska szpitalnego. bacter cloacae. Antimicrob. Agents Chemother. 43, 307–13 Wiad. Lek. 52, 11–12 (1999) (1999) 33. Jarvis W.R., Martone W.J.: Predominant pathogens in hospital 48. McConkey S.J., Coleman D.C., Falkiner F.R., McCann S.R., infections. J. Antimicrob. Chemother. 29 (supl. A.), 19–24 Daly P.A.: Enterobacter cloacae in a haematology/oncology (1992) ward – first impressions. J. Hosp. Infect. 14, 277–284 (1989) 34. Jeong S.H., Lee K., Chong Y., Yum J.H., Lee S.H., Choi H.J., 49. Mirza E.G., Karakûcûk S., Doganay M., Caglayangil A.: Kim J.M., Park K.H., Han B.H., Lee S.W. i wsp.: Characteri- Postoperative endophtalmitis caused by Enterobacter species. zation of a new integron containing VIM-2, a metallo-$-lac- J. Hosp. Infect. 26, 167–172 (1994) tamase gene cassette, in a clinical isolate of Enterobacter 50. Mourey L., Kotra L.P., Bellettini J., Bulychev A., O’Bien cloacae. J. Antimicrob. Chemother. 51, 397–400 (2003) M., Miller M.J., Mobashery S., Samama J.P.: Inhibition of 35. Jiang X, Ni Y, Jiang Y., Yuan F., Han Kamieñska, Li Ka- the broad spectrum nonmetallocarbapenamase of class A mieñska, Liu H., Yang L., Lu Y: Outbreak of infection (NMC-A) $-lactamaase from Enterobacter cloacae by mo- caused by Enterobacter cloacae producing the novel VEB-3 nocyclic $-lactams. J. Biol. Chem. 274, 25260–25265 (1999) $-lactamase in China. J. Clin. Microbiol. 43, 826–831 (2005) 51. Mutjens H.L., van der Ros-van de Repe J.: Comparative in 36. Kamiñska W., Murawska B., Dzier¿anowska D.: Zaka¿enia vitro susceptibilities of eight Enterobacter species, with spe- Enterobacter cloacae na Oddziale Dializoterapii i Transplan- cial reference to Enterobacter sakazaki. Antimicrob. Agents tologii. Terapia, 3, 8–10 (1999) Chemother. 29, 367–370 (1986) 37. Kamiñska W., Patzer J., Dzier¿anowska D.: Urinary tract 52. Naas T., Massuard S., Garnier F., Nordmann P.: AmpD is re- infections caused by endemic multi-resistant Enterobacter quired for regulation of expression of NmcA, a carbapenem- cloacae in a dialysis and transplantation unit. J. Hosp. Infect. hydrolizing $-lactamase of Enterobacter cloacae. Antimicrob. 51, 215–220 (2002) Agents Chemother. 45, 2908–2915 (2001) 38. Kartali G., Tzelepi E., Pournaras S., Kontopoulou C., Kon- 53. Naumiuk £., Samet A., Dziemaszkiewicz E.: Cefepime in tos F., Sofianou D., Manitias A.N., Tsakris A.: Outbreak of vitro activity against derepressed extended-spectrum $-lac- infections caused by Enterobacter cloacae producing the tamase ESbL-producing and non-ESbL-producing Entero- integron-associated-$-lactamase IBC-1 in a neonatal inten- bacter cloacae by a disk diffusion method. J. Antimicrob. sive care unit of a Greek hospital. Antimicrob. Agents Che- Chemother. 48, 321–322 (2001) mother. 46, 1577–1580 (2002) 54. Naskalski J.W.: Zaka¿enia bakteryjne w œrodowisku szpital-

39. Lee S.H., Jeong S.H., Park Y.M.: Characterization of blaCMY-10 nym – wybrane problemy. Charakterystyka wybranych dro- a novel, plasmid-encoded AmpC-type $-lactamase gene in bnoustrojów oportunistycznych jako czynnika zaka¿eñ szpi- a clinical isolate of Enterobacter aerogenes. J. Appl. Micro- talnych. Badanie i Diagnoza, 7, 53–64 (2001) biol. 95, 744–752 (2003) 55. Neonakis I., Gikas A., Scoulica E., Manios A., Georgilada- 40. Lee S.H., Jeong S.H., Shin S.H., An Y.J., Choi Y.W., Jung kis A., Tselentis Y.: Evolution of aminoglycoside resistance Y.CH., Jung H.I., Sohn E.S., Jeong S.H., Lee K.J.: Disse- phenotypes of four Gram-negative bacteria: an 8-year survey mination of SHV-12 and characterization of new AmpC- in a University Hospital in Greece. J. Antimicrob. Agents. type $-lactamase genes among clinical isolates of Entero- 22, 526–531 (2003) bacter species in Korea. J. Clin. Microbiol. 41, 2477–2482 56. Neuwirth C., Siebor E., Lopez J., Pechinot A., Kazmierczak (2003) A.: Outbreak of TEM-24-producing Enterobacter aerogenes 41. Levison M.E., Mailapur Y.V., Pradhan S.K., Jacoby G.A., in an intensive care unit and dissemination of the extended- Adams P., Emery Ch.L., May P.L., Pitsakis P.G.: Regional spectrum $-lactamase to other members of the family Ente- occurrence of plasmid-mediated SHV-7, an extended-spec- robacteriaceae. J. Clin. Microbiol. 34, 76–79 (1996) trum $-lactamase, in Enterobacter cloacae in Philadelphia 57. Nordmann P., Mariotte S., Naas T., Nicolas MH.: Bioche- teaching hospitals. Clin. Infect. Dis. 35, 1551–1554 (2002) mical properties of a carbapenem-hydrolizyng $-lacta- PA£ECZKI ENTEROBACTER SPP. – ZAKA¯ENIA, LEKOWRA¯LIWOŒÆ I MECHANIZMY OPORNOŒCI NA ANTYBIOTYKI 57

mase from Enterobacter cloacae and cloning of the gene 71. Sanders W.E., Jr., Sanders Ch.C.: Enterobacter spp.: patho- into Escherichia coli. Antimicrob. Agents Chemother. 37, gens poised to flourish at the turn of the century. Clin. Micro- 936–946 (1993) biol. Rev. 10, 220–241 (1997) 58. Nordmann P., Poirel L.: Emerging carbapenemases in Gram- 72. Sanguinetti M., Posterano B., Spanu T., Ciccaglione D., Ro- negative aerobes. Clin. Microbiol. Infect. 8, 321–331 (2002) mano L., Fiori B., Nicoletti G., Zanetti S., Fadda G.: Charac- 59. Paton A.W., Paton J.C.: Enterobacter cloacae producing a terization of clinical isolates of Enterobacteriaceae from Shiga-like toxin II-related cytotoxin associated with a case Italy by BD Phoenix extended-spectrum $-lactamase detec- of hemolytic-uremic syndrome. J. Clin. Microbiol. 34, 463– tion method. J. Clin. Microbiol. 41, 1463–1468 (2003) 465 (1996) 73. Schwaber M.J., Graham C.S., Sands B.E., Gold H.S., Car- 60. Perilli M., Dell’Amico E., Segatore B., de Nassis M.R., Bian- meli Y.: Treatment with a broad-spectrum cephalosporin ver- chi C., Luzzaro F., Rossolini G.M., Toniolo A., Nicoletti G., sus piperacillin-tazobactam and the risk for isolation of bro- Amicosante G.: Molecular characterization of extended- ad-spectrum cephalosporin-resistant Enterobacter species. spectrum â-lactamases produced by nosocomial isolates of Antimicrob. Agents Chemother. 47, 1882–1886 (2003) Enterobacteriaceae from an Italian nationwide survey. J. 74. Sirot D., Goldstein F.W. Soussy C.J., Courtieu A.L., Husson Clin. Microbiol. 40, 611–614 (2002) M.G., Lemozy J., Meyran M., Morel C., Perez R., Quentin- 61. Piagnerelli M., Kennes B., Brogniez Y., Deplano A., Gova- Noury C., Reverdy M.E., Scheftel J.M., Rosembaum M., erts D.: Outbreak of nosocomal multidrug-resistant Entero- Rezvani Y.: Resistance to cefotaxym and seven other $-lac- bacter aerogenes in a geriatric unit: failure of isolation con- tams in members of the family Enterobacteriaceae: a 3-years tact, analysis of risk factors, and use of pulsed-field gel elec- survey in France. Antimicrob. Agents Chemother. 42, 128– trophoresis. Infect. Control. Hospit. Infect. 21, 651–653 131 (1992) (2000) 75. Stock I.: Natural antibiotic susceptibility of Enterobacter spp., 62. Pitout J.D.D., Moland E.S., Sanders C.C., Thompson K.S., with special reference to Enterobacter aerogenes and Entero- Fitzsimmons S.R.: $-lactamases and detection of $-lactam bacter intermedius strains. J. Chemother. 14, 444–460 (2002) resistance in Enterobacter spp. Antimicrob. Agents Chemo- 76. Stock I., Wiedemann B.: Natural antibiotic susceptibility of ther. 41, 35–39 (1997) Enterobacter amnigenus, Enterobacter cancerogenus, Ente- 63. Pitout J.D.D., Thompson K.S., Hanson N.D., Ehrhardt A.F., robacter gergoviae and Enterobacter sakazaki strains. Clin. Coudron P., Sanders Ch.C.: Plasmid-mediated resistance to Microbiol. Infect. 8, 564–578 (2002) expanded-spectrum cephalosporins among Enterobacter ae- 77. Tejedor-Junco M.T., Gonzalez-Martin M., Gonzalez-Lama rogenes strains. Antimicob. Agents Chemother. 42, 596–600 Z.: Type I $-lactamases of Enterobacter cloacae and resi- (1998) stance to $-lactam antibiotics. Folia Microbiol. 43, 683–686 64. Pottumarthy S., Moland E.S., Juretschko S., Swanzy S.R. (1998) Thompson K.S., Fritsche T.R.: NmcA carbapenem-hydroli- 78. Thomson K.S., Moland E.S.: Version 2000: the new $-lacta- zing enzyme in Enterobacter cloacae in North America. mases of Gram-negative bacteria at the dawn of the new mil- Emerg. Infect. Dis. 9, 999–1002 (2003) lennium. Microb. Infect. 2, 1225–1235 (2000) 65. Rasmussen B.A., Bush K., Keeney D., Yang Y., Hare R., 79. Tunkel A.R., Fisch M.J., Schlein A., Schled W.M.: Entero- O’Gara C., Medeiros A.A.: Chracterization of IMI-1 $-lac- bacter endocarditis. J. Infect. Dis. 24, 233–240 (1992) tamase, a class A carbapenem-hydrolizing enzyme from En- 80. Tzelepi E., Giakkoupi P., Sofianou D., Loukovw V., Keme- terobaacter cloacae. Antimicob. Agents Chemother. 40, roglou A., Tsakris A.: Detection of extended spectrum $-lac- 2080–2086 (1996) tamases in clinical isolates of Enterobacter cloacae and En- 66. Rice L.B., Bonomo R.A: $-lactamases: which ones are clini- terobacter aerogenes. J. Clin. Microbiol. 38, 542–546 (2000) cally important? Drug Resistance Updates, 3, 178–189 81. Tzelepi E., Tzouvelekis L.S., Vatopoulos A.C., Mentis A.F., (2000) Tsakris A., Legakis N.J.: High prevalence of stably derepres- 67. Rice L.B., Wiley S.H., Papanicolaou G.A., Medeiros A.A., sed clas-I-$-lactamase expression in multiresistant clinical Eliopoulos G.M., Moellering R.C., Jacoby G.A.: Outbreak isolates of Enterobacter cloacae from Greek hospitals. J. Med. of ceftazidime-resistance caused by extended-spectrum $- Microbiol. 37, 91–95 (1992) lactamases at a Massachusetts chronic-care facility. Antimi- 82. Tzouvelekis L.S., Tzelepi E., Mentis A.F., Vatopoulos A.C., crob. Agents Chemother. 34, 2193–2199 (1990) Tsakris A.: Imipenem resistance in Enterobacter aerogenes 68. Richard C.: Genus VI. Enterobacter. (w:) Bergey’s Manual is associated with derepression of chromosomal cephalospo- of Systematic Bacteriology, red. Murray R. G. E., Brenner D. rinases and imipaired permeability. FEMS Microbiol. Lett. J., Bryant M. P., Holt J. G., Krieg N. R., Moulder J. W., Pfen- 74, 195–199 (1992) ning N., Sneath P. H. A., Stley J. T. Williams and Wilkins, 83. Van der Berg R.W.A., Claahsen H.L., Niessen M., Muytjens Baltimore, Hong Kong, London, Sydney, 1984, vol. I, s. H.L., Liem K., Voss A.: Enterobacter cloacae outbreak in 465–469 the NICU related to disinfected thermometers. J. Hosp. Infect. 69. Rottman M., Benzerara Y., Hanau-Bercot B., Bizet Ch., Phi- 45, 29–34 (1999) lippon A., Arlet G.: Chromosomal ampC genes in Entero- 84. Walsh T.R.: The emergence and implications of metallo-$- bacter species other than Enterobacter cloacae and ancestral lactamases in Gram-negative bacteria. Clin. Microbiol. Infect. association of the ACT-1 plasmid-encoded cephalosporina- 11, (Suppl. 6), 2–9 (2005) se to Enterobacter asburiae. FEMS Microbiol. Lett. 210, 87– 85. Wang S.A., Jarvis W.R. i wsp.: Enterobacter cloacae blood- 92 (2002) stream infections traced to contaminated human albumin. 70. Samet A., Œledziñska A., Dziemaszkiewicz E., Ar³ukowicz Clin. Inf. Dis. 30, 35–40 (2000) E., Wyszczelski M., Œwica P., GrêŸlikowska H.: Charaktery- 86. Weigel L.M., Steward Ch.D., Tenover F.C.: gyrA mutations styka Gram-ujemnych pa³eczek Enterobacter cloacae izolo- associated with fluoroquinolone resistance in eight species wanych od pacjentów w SPSK 1 w Gdañsku w 1998 r. Klin. of Enterobacteriaceae. Antimicrob. Agents Chemother. 42, Chorób ZakaŸ. i Zaka¿. Szpit. 4, 23–31 (2000) 2661–2667 (1998) 58 ANNA MICHALSKA, EUGENIA GOSPODAREK

87. Weissfeld A.S., McNamara A.M., Tesh V.L., Howard B.J.: bacter freundii. J. Antimicrob. Chemother. 50, 503–511 Chapter 16. Enterobacteriaceae (w:) Clin. Path. Microb. red. (2002) Howard B.J., Keiser J.F., Smith T.F., Weissfeld A.S., Tilton 90. Yigit H., Anderson G.J., Biddle J. W., Steward Ch.D., R.C., Mosby, s. 299–336 (1997) Rashed J.K., Valera L.L., McGowan J.E., Tenover F.C.: 88. Yamasaki K., Komatsu M., Yamashita T., Shimakawa K., Carbapenem resistance in a clinical isolate of Enterobacter Ura T., Nishio H., Satoh K., Washidu R., Kinoshita S., aerogenes is associated with decreased expression of OmpF Aihara M.: Production of CTX-M-3 extended-spectrum and OmpC porin analogs. Antimicob. Agents Chemother. 46, $-lactamase and IMP-1 metallo-$-lactamase by five Gram- 3817–3822 (2002) negative bacilli: survey of clinical isolates from seven labo- 91. Zaremba M.L.: Istota zaka¿eñ drobnoustrojami oportunistycz- ratories collected in 1998 and 2000, in the Kinki region of nymi. Przegl. Epidemiol. 55 (Supl 3), 91–99 (2001) Japan. J. Antimicrob. Chemother. 51, 631–638 (2003) 92. Zaremba M.L., Borowski J.: Mikrobiologia lekarska. PZWL, 89. Yan J.J., Ko W.Ch., Chuang Ch.L., Wu J.J.: Metallo-$- 2001, s. 165, 207–208 -lactamase-producing Enterobacteriaceae isolates in a uni- 93. Zhou Z., Li L., Yu Y., Ma Y.: The status of drug resistance versity hospital in Taiwan: prevalence of IMP-8 in Entero- and ampC gene expression in Enterobacter cloacae. Chin. bacter cloacae and first identification of VIM-2 in Citro- Med. J. 116, 1244–1247 (2003) POST. MIKROBIOL., CHLAMYDIE ŒRODOWISKOWE 2007, 46, 1, 59–67 http://www.pm.microbiology.pl – NOWE PATOGENY CZ£OWIEKA I ZWIERZ¥T

Ma³gorzata Pawlikowska, Wies³aw Deptu³a

Katedra Mikrobiologii i Immunologii, Wydzia³ Nauk Przyrodniczych, Uniwersytet Szczeciñski, ul. Felczaka 3c, 71-412 Szczecin; e-mail: [email protected], tel. (091) 444 16 05/08, fax (091) 444 16 06

Wp³ynê³o we wrzeœniu 2006 r.

1. Wprowadzenie. 2. Pozycja systematyczna chlamydii. 3. Charakterystyka rodziny Parachlamydiaceae. 4. Charakterystyka rodziny Simkaniaceae. 5. Charakterystyka rodziny Waddliaceae. 6. Chlamydie niesklasyfikowane. 7. Podsumowanie Environmental chlamydiae – new pathogens for human and animals Abstract: To date the studies concerning chlamydiae – intracellular bacteria causing a lot of animal and human diseases, concen- trated on pathogens belonging to Chlamydia sp. and Chlamydophila sp. Lately, thanks to molecular biology techniques, among the environmental microorganisms, new species of chlamydiae have been described as potential pathogens of human and animals. 1. Introduction. 2. Taxonomy of chlamydiae. 3. Characteristics of family Parachlamydiaceae. 4. Characteristic of family Simkaniaceae. 5. Characteristics of family Waddliaceae. 6. Non-classified chlamydiae. 7. Summary

S³owa kluczowe: chlamydie œrodowiskowe, Parachlamydiaceae, Simkaniaceae, Waddliaceae Key words: environmental chlamydiae, Parachlamydiaceae, Simkaniaceae, Waddliaceae

1. Wprowadzenie ków [1, 5, 17, 25, 26, 33, 35, 48], w mule wodnym [4, 34] i w wodzie [57], jako wtrêty hodowli komórko- Chlamydie s¹ zarazkami powoduj¹cymi u ludzi wych [37, 38, 40, 41, 46], a tak¿e jako zarazki wystê- i u zwierz¹t wiele schorzeñ przebiegaj¹cych jako zaka- puj¹ce w bakteriocytach jelitowych owadów [23, 56], ¿enia objawowe, bezobjawowe, utajone, a tak¿e latent- w cia³ach t³uszczowych owadów [6], w w¹trobo-trzust- ne [21, 47, 50]. Drobnoustroje te charakteryzuj¹ siê ce równonoga [44], ³o¿yskach poronionych p³odów [12, wy³¹cznie wewn¹trzkomórkowym sposobem rozmna- 13, 32, 43, 53], odchodach nietoperzy [2] oraz skrze- ¿ania w ¿ywych komórkach. Zale¿y ono od dostêp- lach i komórkach nab³onkowych ryb [8, 14, 49] (tab.I). noœci ATP gospodarza [26, 46]. Dalsz¹ ich charaktery- styczn¹ cech¹ jest unikalny cykl rozwojowy trwaj¹cy 48–72 godziny, z dwiema formami morfologicznymi: 2. Pozycja systematyczna chlamydii cia³kiem elementarnym (EB – elementary body) jako form¹ zakaŸn¹ i cia³kiem siateczkowatym (RB – reti- W najbardziej pe³nym i akceptowanym przez wiêk- culate body), dziel¹cym siê przez podzia³ poprzeczny szoœæ mikrobiologów opracowaniu taksonomii bakterii [27, 47, 51]. [27], chlamydie zró¿nicowane na podstawie sekwen- Bakterie te izolowano nie tylko od ludzi, wielu zwie- cji 16S rDNA, tworz¹ oddzieln¹ liniê ewolucyjn¹ bak- rz¹t, w tym od ssaków (m.in. byd³a, owiec koni, kóz, terii (Bacteria), tworz¹c nowy typ (Phylum B16.) œwiñ, psów, kotów, gazeli, koali, królików, niedŸwie- – Chlamydiae, z rzêdem Chlamydiales i czterema ro- dzi, gryzoni, oposów, fretek), ale tak¿e od ponad dzinami: Chlamydiaceae, Parachlamydiaceae, Simka- 140 gatunków ptaków oraz od bêzkrêgowców (ma³¿e, niaceae i Waddliaceae. Nadto w obecnej nomenklatu- stu³biop³awy, pajêczaki, równonogi, kraby) [7, 10, 50]. rze dotycz¹cej rzêdu Chlamydiales [7], u¿ywa siê trzech Przeciwcia³a anty-Chlamydiae stwierdzono równie¿ okreœleñ dotycz¹cych tych bakterii, a mianowicie: u ma³ych gryzoni (krety, myszy, ryjówki, ziêbie³ki, rzê- – „chlamydia” – dotyczy klasycznych chlamydii, sorki, nornice, norniki) [3] oraz u dzikich prze¿uwaczy obecnie nale¿¹cych do rodzaju Chlamydia sp. (jeleñ szlachetny, muflon, daniel, kozioro¿ec pirenejski) oraz Chlamydophila sp., [9], co dowodzi³oby, ¿e mikroorganizmy te maj¹ wielu – „chlamydia-like” – odnosi siê do bakterii we- naturalnych gospodarzy. Obecnie wœród chlamydii opi- wn¹trzkomórkowych, podobnych do chlamydii sano zarazki, okreœlone jako tzw. chlamydie œrodowi- np. ze wzglêdu na cykl ¿yciowy, skowe, które s¹ potencjalnymi patogenami dla cz³owie- – „chlamydia-related” lub „chlamydial” – odnosi siê ka i zwierz¹t. Stwierdzono, ¿e wystêpuj¹ w nowych do mikroorganizmów wykazuj¹cych podobieñ- niszach ekologicznych jako endosymbionty pierwotnia- stwo tylko na podstawie filogenezy molekularnej. 60 MA£GORZATA PAWLIKOWSKA, WIES£AW DEPTU£A ** ”, Tabela I Tabela Chlamydie niesklasyfikowane “Candidatus Piscichlamydia salmonis Criblamydia sequanensis, Bakterie chlamydio-podobne ) W. ( W. chondrophila W. malaysiensis W. Waddlia Waddlia Gatunek: Rodzaj: Brak danych ” ”; ” F. eriococci F. ) S. ( Rhabdo-chlamydia ”, “Candidatus Simkania S. negevensis Fritschea Fritschea bemisiae “Candidatus Chlamydiales ; Rodzaj: Gatunek: Rodzaj: Gatunek: “Candidatus porcellionis Rhabdo-chlamydia crassificans ; ) Chlamydiaceae ) P. ( N. ( – grupa chlamydie niesklasyfikowane [8, 49] UV-7; . sp ; ECL VI * [1, 2, 4–6, 8, 12–14, 17, 21, 23, 25–27, 32–35, 37, 38, 40, 41, 43, 44, 46, 48, 49, 53, 56, 57] P. acanththoamoebae Neochlamydia N. hartmanellae Parachlamydia Chlamydiales “Candidatus “Candidatus Protochlamydia amoebophila” Protochlamydia Parachlamydia VII ECL I–V, Gatunek: Rodzaj: Gatunek: Rodzaj: Chlamydiales .) Chl ( ) Ch. ( Systematyka rzêdu Ch. trachomatis Ch. suis Ch. muridarum Chlamydophila Chl. psittaci Chl. abortus Chl. felis Chl. caviae Chl. pecorum Chl. pneumoniae Chlamydia * Chlamydiaceae Parachlamydiaceae Simkaniaceae Waddliaceae odzaj: Rodzaj: Gatunek: Gatunek: – tej linii wykazuj¹ 87–89% podobieñstwo do bakterii rodziny szczepy – siê, ¿e zarazki te przynale¿¹ do rzêdu sugeruje * ** Rz¹d Rodzina Inne gatunkiVII ECL Rodzaj i gatunek R Objaœnienia: ECL – chlamydialne linie œrodowiskowe (environmental chlamydiae lineage); CHLAMYDIE ŒRODOWISKOWE – NOWE PATOGENY CZ£OWIEKA I ZWIERZ¥T 61

Dodatkowo do tej terminologii wprowadzono sfor- tochlamydia amoebophila” oraz inne endosymbionty mu³owanie „Candidatus” które odnosi siê do bakterii œrodowiska wodnego (tab.I). Bakterie te zosta³y wy- jeszcze nie wyhodowanych w hodowli tkankowej, izolowane jako endosymbionty ameb z ich trofozoitów a jedynie wyizolowanych od naturalnego gospodarza [1, 25, 26, 35] oraz jako endosymbionty pochodz¹ce [23]. W oparciu o okreœlenie sekwencji 16S rRNA z mu³u wodnego [4, 34] i z wody [57]. Zaliczenie tych i 23S rRNA oraz analizê domeny I 23S rRNA [17–22], zarazków do rzêdu Chlamydiales spowodowane jest w rzêdzie Chlamydiales wyodrêbniono trzy linie (gru- 80–90% identycznoœci¹ genów rybosomalnych oraz py) (tab. I): typowym cyklem replikacyjnym dla chlamydii [21]. 1. liniê trachomatis, do której nale¿¹ szczepy Chlamy- Nie s¹ one jednak¿e rozpoznawalne przez przeciwcia³a dia (Ch.) trachomatis izolowane od ludzi i w dalszym monoklonalne dla trisacharydu Kdo LPS – charakte- ci¹gu nazwane Ch. trachomatis, z dwoma biotypami rystycznego dla rodziny Chlamydiaceae [21]. trachoma i LGV (lymphogranuloma venerum) [16, Parachlamydie obecnie okreœlane s¹ jako nowo po- 21]; Ch. muridarum wyizolowane od œwinek mor- jawiaj¹ce siê patogeny [31]. Wynika to z faktu, i¿ jako skich i chomików oraz Ch. suis – szczepy od œwiñ endosymbionty ameb mog¹ przyczyniaæ siê do rozwoju [16, 21]. Nie uwzglêdniono w tej grupie szczepów niektórych schorzeñ u ludzi. Miêdzy innymi upatruje Ch. trachomatis stwierdzonych u byd³a [11, 52]. siê ich roli w zapaleniu rogówki u osób nosz¹cych 2. liniê non-trachomatis, do której nale¿¹ szczepy soczewki kontaktowe, jako ¿e ameby – gospodarze uprzednio nale¿¹ce do Chlamydia psittaci, a okreœ- parachlamydii, znajduj¹ siê w biofilmie na szk³ach lane jako Chlamydophila (Chl.), do której zaliczono kontaktowych [7, 31]. Tak¿e u osób z obni¿on¹ Chl. psittaci, Chl. abortus, Chl. felis, Chl. caviae, odpornoœci¹ parachlamydie mog¹ powodowaæ zmiany Chl. pecorum oraz Chl. pneumoniae [16, 21]; skórne [7]. Równie¿ zdolnoœæ tych mikroorganizmów 3. grupê, do której nale¿¹ bakterie tworz¹ce obecnie do prze¿ywania wewn¹trz ameb, mo¿e powodowaæ trzy nowe rodziny: Parachlamydiacae, Simkania- utajone infekcje dróg oddechowych, gdy¿ ameby ule- ceae i Waddliaceae [1, 2, 4, 5, 6, 12–14, 17, 21, 23, gaj¹ lizie w b³onie œluzowej nosa, a parachlamydie 25–27, 32–35, 37, 38, 40, 41, 43, 44, 46, 49, 53, zostaj¹ uwolnione i mog¹ infekowaæ komórki uk³adu 56], które okreœla siê tak¿e jako „chlamydie œrodo- oddechowego [7]. wiskowe”, do których zaliczono tak¿e chlamydie 1. Rodzaj Parachlamydia jest reprezentowany niesklasyfikowane [8, 14, 49, 57]. przez gatunek Parachlamydia acanthoamoebae, do Rodzinê Chlamydiaceae (tab. I) tworz¹ bakterie którego przynale¿¹ szczepy Bn9, Berg17 i kilka izola- z dwóch pierwszych linii (rodzaje Chlamydia i Chla- tów bez nazwy (szczepy UWE1, UWC22, TUME1, mydophila), które znane s¹ jako zarazki chorobotwór- sequanensis) [1, 17, 26, 35, 48, 57]. Wykazano je cze dla cz³owieka i zwierz¹t, lecz nie s¹ przedmiotem w trofozoitach Acanthamoeba, któr¹ izolowano od niniejszej pracy. Pozosta³e trzy rodziny Parachlamy- ludzi z epidemi¹ wilgotnej gor¹czki w Vermont USA diaceae, Simkaniaceae i Waddliaceae (tab. I) nazywa- (Hall’s coccus), a tak¿e od kobiety w Niemczech nie ne s¹ obecnie chlamydiami œrodowiskowymi, jako ¿e wykazuj¹cej objawów chorobowych [17, 21]. Cech¹ bakterie zaliczane do nich, izolowano jako endosym- charakterystyczn¹ P. acanthoamoebeae jest wystê- bionty z wolno ¿yj¹cych ameb [1, 5, 17, 25, 26, 33, 35, powanie w jej cyklu ¿yciowym trzeciej formy rozwo- 48], z mu³u wodnego [4, 34] oraz z wody [57], a tak¿e jowej, tzw. cia³ek ksiê¿ycowych (crescend bodies), jako wtrêty kontaminuj¹ce hodowle komórkowe [37, które obserwuje siê przy przed³u¿onej inkubacji tak 38, 40, 41, 46], oraz jako zarazki wystêpuj¹ce w bak- wewn¹trz ameb jak i poza nimi [30]. teriocytach jelitowych owadów [23, 56], w cia³ach 2. Rodzaj Neochlamydia reprezentowany jest przez t³uszczowych owadów [6], w w¹trobo-trzustce stawo- gatunek Neochlamydia hartmannellae (szczep typowy noga równonoga [44], w ³o¿ysku poronionego p³odu A1Hsp oraz inne) bytuj¹cy wewn¹trz ameb Hartma- bydlêcego [12, 13, 32, 43, 53] oraz w odchodach nieto- nella vermiformis, ale który mo¿e równie¿ namna¿aæ perzy [2]. Dodatkowo do tej grupy chlamydii zaliczono siê w amebach Dictyostelium discoideum [35]. Gatu- zarazki izolowane ze skrzel [14, 49] i komórek nab³on- nek ten po raz pierwszy, jak wspomniano wczeœniej, kowych [8] ryb, których nie zaklasyfikowano do tych wyizolowano z ameb H. vermiformis odfiltrowanych trzech rodzin, ale przypisano do rzêdu Chlamydiales. z systemu wodnego jednostki dentystycznej w Lahn- stein w Niemczech [35]. Obecnie sugeruje siê, ¿e ze wzglêdu na powszechne wystêpowanie tych bak- 3. Charakterystyka rodziny Parachlamydiaceae terii jako endosymbiontów ameb w œrodowisku wod- nym, mog¹ stanowiæ one zagro¿enie dla cz³owieka, Rodzinê Parachlamydiaceae tworz¹ obecnie dwa gdy¿ wykazano zwi¹zek N. hartmanella z gor¹czk¹ rodzaje zarazków: Parachlamydia, Neochlamydia ka¿- wilgotn¹ (Hall’s coccus) oraz z syndromem Kawa- dy z jednym gatunkiem oraz gatunek „Candidatus Pro- saki u ludzi [31]. Mikroorganizm ten w odró¿nieniu 62 MA£GORZATA PAWLIKOWSKA, WIES£AW DEPTU£A od innych zarazków z rzêdu Chlamydiales charak- skiem jest wiele organizmów m.in. pierwotniaki, zali- teryzuje siê tym, ¿e jego cia³ka elementarne i siatecz- cza siê do rodziny Parachlamydiaceae [4, 34]. Badania kowate umieszczone s¹ bezpoœrednio w cytoplazmie Horna i Wagnera [34] dotycz¹ce mu³u z wody pocho- i nie s¹ otoczone wakuolami, co mo¿e œwiadczyæ o ist- dz¹cej z systemów nawadniania roœlin w Niemczech, nieniu tzw. mechanizmów ucieczkowych zarazków nad wystêpowaniem genów koduj¹cych 16S rRNA z fagosomów [35]. charakterystycznych dla rzêdu Chlamydiales (z wy³¹- 3. „Candidatus Protochlamydia amoebophila” to czeniem rodziny Chlamydiaceae), a nastêpnie 16S dawniejszy szczep UWE25, który by³ klasyfikowany rDNA konserwatywnych dla domeny Bacteria, wyka- w rodzaju Parachlamydia sp. [21], jednak obecnie, po za³y 11 prób dodatnich, które posiada³y materia³ ge- dok³adniejszej analizie 16S rRNA, 23S rRNA, analizie netyczny podobny do bakterii z rzêdu Chlamydiales. genów endorybonukleazy P (RNase P) oraz analizie Na tej podstawie opisali oni siedem linii, które nazwa- 44 bia³ek rybosomalnych, sklasyfikowano go jako od- no „chlamydialnymi liniami œrodowiskowymi” (ECL rêbny gatunek [5]. Wykazuje on podobieñstwo do Pa- – environmental chlamydiae lineage). Cztery nowe rachlamydia acanthoamoebae szczep Bn9 w 92,9% linie ewolucyjne, jak dot¹d nieznane w obrêbie tego (16S rRNA) i 90,3% (23S rRNA) [5]. Mimo, ¿e dopie- rzêdu, oznaczono ECL I, ECL II, ECL VI oraz ECL ro podobieñstwo oko³o 95% pozwala mówiæ o nowym VII, a pozosta³e trzy nazwano chlamydiami „niezwy- rodzaju [21], to jednak analiza filogenetyczna wskazuje k³ymi” i oznaczono ECL III, ECL IV i ECL V [34]. wyraŸnie, ¿e zarazek UWE25 tworzy monofiletyczn¹ Szczegó³owa analiza sekwencji 16S rRNA wykaza³a, grupê w rodzinie Parachlamydiacae [5]. Cech¹ tego ¿e ka¿da z czterech nowych linii reprezentuje niezna- endosymbionta jest to, i¿ wystêpuje w komórce gospo- ne rodzaje. I tak ECL I i ECL II nale¿¹ do Parachla- darza wewn¹trz ma³ych inkluzji, w których znajduje mydiaceae, gdy¿ wykazuj¹ odpowiednio 87–90% siê jedna lub kilka bakterii [1, 26, 35]. Ponadto genom i 91% podobieñstwo z t¹ rodzin¹, ECL VI w 88% wy- tej bakterii (2,4 Mpz) jest prawie dwukrotnie wiêkszy kazuje podobieñstwo do Simkania negevensis, zaœ ECL od bakterii z rodziny Chlamydiaceae (1–1,2 Mpz), VII tworzy monofiletyczn¹ grupê wykazuj¹c¹ 87–89% a zawartoœæ G+C jest mniejsza (35,8 mol%) ni¿ w ge- podobieñstwo z Chlamydiaceae [34]. Linie oznaczo- nomie Chlamydiaceae (39,2–41,3 mol%) [33]. Nadto ne jako ECL III – V obejmuj¹ce „niezwyk³e” chlamy- w b³onie zewnêtrznej tego zarazka znajduje siê wiele die na podstawie podobieñstwa 16S rRNA znalaz³y siê bia³ek bogatych w cysteinê, ale brak jest charaktery- tak¿e w rodzinie Parachlamydiaceae [34]. Inny zespó³ stycznych bia³ek MOMP, swoistych dla bakterii z rzê- badaczy [4] pozyska³ chlamydialny szczep UV-7 rów- du Chlamydiales [5]. Ciekawym jest fakt, ¿e w geno- nie¿ z mu³u z systemu nawadniania roœlin w Niem- mie UWE25 znajduj¹ siê geny koduj¹ce LPS, ale brak czech, który dodano do hodowli ameby Acanthoamoe- jest genów koduj¹cych biosyntezê polisacharydu O ba sp. UWC1 oraz do ssaczych linii komórkowych [33]. Jako paso¿yt energetyczny, tak jak wszystkie (Vero, Hela 229, NCI-H292) [4]. Przy u¿yciu mikro- chlamydie, posiada on w odró¿nieniu od pozosta³ych skopu elektronowego, po 7 dniach od zainfekowania Chlamydiales, które maj¹ tylko 2 takie transportery, hodowli ameb, wykazano w ich trofozoitach obecnoœæ a¿ 5 izoform transporterów nukleotydów (pc0240, okr¹g³ych bakterii wewn¹trzkomórkowych zlokalizo- pc0241, pc0250, pc0485, pc1343) [33]. Tak¿e w ge- wanych w wakuolach, cia³ko EB o œrednicy 0,3–0,5 µm nomie tego endosymbionta znajduj¹ siê geny koduj¹- oraz cia³ko RB o œrednicy 0,5–0,7 µm, a tak¿e cia³- ce system sekrecyjny typu III (TTSS- type three se- ka ksiê¿ycowe (CB) – charakterystyczne dla rodziny cretion system), który posiadaj¹ wszystkie chlamydie, Parachlamydiaceae [4]. Analiza genetyczna tych en- gdy¿ odpowiada on za patogennoœæ [33]. Przypuszcza dosymbiontów wykaza³a du¿e podobieñstwo (98,2– siê tak¿e, ¿e UWE25 jest zdolny do interakcji z ko- –98,7%) do rodziny Parachlamydiaceae, a w szczegól- mórk¹ gospodarza poprzez typ IV systemu sekrecyj- noœci do Parachlamydia acanthoamoebae szczep Bn9 nego (TFSS – type four secretion system), gdy¿ geny (98,7%) [4]. Trzeba stwierdziæ, i¿ mimo ¿e podobieñ- koduj¹ce ten system znaleziono w jego genomie [33]. stwo sekwencji 16S rRNA w granicach 97,5% pozwala UWE25 wykorzystuje system TFSS do wydzielania na utworzenie dwóch rodzajów [55], to jednak¿e auto- bia³ek efektorowych do komórki ameby, gdy¿ brak jest rzy [4] zdecydowali siê nazwaæ odkryty enodsymbiont genów koduj¹cych funkcje TFSS polegaj¹ce na prze- Parachlamydia sp. UV-7 (Uniwersytet Wiedeñski, kazywaniu DNA [33]. Kolejn¹ jego charakterystycz- izolat nr 7). Natomiast zaka¿enie tym samym szcze- n¹ cech¹ jest wystêpowanie siedmiu modu³ów wysp pem UV-7 linii ssaczych, wykaza³o ¿e infekcja prze- genomowych w chromosomie, a jeden z nich zawiera biega³a w komórkach zainfekowanych tak¿e w postaci geny koduj¹ce F-podobny system koniugacyjny DNA trzech form (EB, RB, CB), a nadto bakteria ta tworzy (F-like conjugative DNA transfer) [29]. ma³e inkluzje wewn¹trz komórek oraz charakteryzuje 4. Inne endosymbionty œrodowiska wodnego. Wiêk- siê opóŸnionym tempem infekcji w stosunku do infek- szoœæ endosymbiontów z tej grupy, dla których siedli- cji komórek ameb [4]. CHLAMYDIE ŒRODOWISKOWE – NOWE PATOGENY CZ£OWIEKA I ZWIERZ¥T 63

4. Charakterystyka rodziny Simkaniaceae no, ¿e „Candidatus F. bemisiae” mo¿e byæ wykrywa- ny za pomoc¹ mikroskopii elektronowej i techniki Rodzinê Simkaniaceae (tab.I) tworz¹ obecnie dwa PCR, zaœ „Candidatus F. eriococci” za pomoc¹ tech- rodzaje: rodzaj Simkania z jednym gatunkiem, rodzaj niki PCR [23], zaœ szczepami wzorcowymi dla nich Fritschea z dwoma gatunkami oraz gatunki „Candi- s¹ odpowiednio, szczep Falk oraz szczep Elm [23]. datus Rhabdochlamydia porcellionis” i „Candidatus 3. „Candidatus Rhabdochlamydia porcellionis” jest R. crassificans”. bakteri¹ ¿yj¹c¹ wewn¹trzkomórkowo wyizolowana 1. Rodzaj Simkania reprezentuje gatunek Simka- z w¹trobo-trzustki równonoga Porcellio scober (pro- nia negevensis, opisany po raz pierwszy w 1993 roku sionek szorstki), któr¹ tak¿e zakwalifikowano do ro- jako mikroorganizm „Z” [38], a który izolowano jako dziny Simkaniaceae [44]. Pocz¹tkowo endosymbiont wtrêt z hodowli komórkowych. Drobnoustroje te nie ten by³ sklasyfikowany jako riketsja [15], ale badania s¹ rozpoznawane przez przeciwcia³a monoklonalne morfologiczne, w tym barwienie metod¹ Gimeneza dla trisacharydu LPS "Kdo-(2→8)-"Kdo-(2→4)- oraz reakcja krzy¿owa z surowicami anty-Ch. tracho- "Kdo, typowego „znaku” dla rodziny Chlamydiaceae matis i anty-Ch. psittaci, kwalifikowa³y go do chla- [21]. Przynale¿noœæ ich do rzêdu Chlamydiales warun- mydii. Zaproponowano nazwê „Chlamydia isopodii” kowana jest cyklem rozwojowym oraz identycznoœci¹ [54], jednak¿e nie zosta³o to zaakceptowane przez genów rybosomalnych, która wynosi 80–90% [21]. Miêdzynarodowy Komitet ds. Systematyki Bakteryj- Cech¹ charakterystyczn¹ tego¿ mikroorganizmu jest nej. Badania K o s t a n j šek i wsp. [44] polegaj¹ce to, i¿ wzrost nastêpuje jedynie w ¿ywych komórkach, na analizie 16S rRNA pozwoli³y na okreœlenie przyna- a ich cykl ¿yciowy sk³ada siê z dwu form – cia³ka ele- le¿noœci tej bakterii do rzêdu Chlamydiales. W mikro- mentarnego i cia³ka siateczkowatego, z tym, ¿e nie skopie elektronowym wyró¿niono trzy formy morfolo- trwa on 48–72 h, ale wynosi 12–15 dni [38, 40, 59]. giczne tego zarazka: sferyczne cia³ko siateczkowate, Badania genetyczne dotycz¹ce analizy sekwencji 16S sferyczne wczesne cia³ko elementarne, tzw. forma po- rDNA wykaza³y 83% podobieñstwo do chlamydii [41]. œrednia oraz dojrza³e cia³ko elementarne kszta³tu la- Zarazek ten posiada nadto grupê I intronów w sekwen- seczki [15]. Analiza genetyczna sekwencji 16S rRNA cji 23S rRNA, która jest spokrewniona z analogicz- tego zarazka wykaza³a 90,5–91,7% podobieñstwo do nymi odcinkami chloroplastów i mitochondrii alg analogicznej sekwencji ECL VI, zaœ podobieñstwo ich (Chlamydomonas eugamentos, Ch. pallidostigmatica) sekwencji rybosomalnych w stosunku do rzêdu Chla- oraz ameby (Acanthamoeba castellani) [22]. Bakteriê mydiales, wynios³o 83,1–87,2% [44]. Analiza filoge- Simkania negevensis izolowano tak¿e z zapalenia netyczna wykaza³a, ¿e „Candidatus Rhabdochlamydia oskrzeli od dzieci oraz od osób doros³ych w Izraelu porcellionis” tworzy niezale¿na liniê w rzêdzie Chla- (Negev) [24, 37, 39, 45, 46]. Wykazano tak¿e wysoki mydiales, która jest blisko „spokrewniona” z ECL VI, poziom przeciwcia³ anty-Simkania u doros³ych ludzi a nieco „zdystansowana” do Simkania negevensis w Kanadzie w populacji Innuitów [28, 45] oraz u ludzi szczep ZT (86,7% podobieñstwo) [44]. Zarazek ten nie doros³ych w Japonii [58]. Oprócz tego notuje siê przy- daje siê hodowaæ i jest bakteri¹ nieruchliw¹, posia- padki izolowania tej bakterii z zasobów wody do picia daj¹c¹ œcianê komórkow¹ typu Gram-ujemnego bez oraz ze œcieków [42]. Wykazano tak¿e, ¿e S. negeven- warstwy peptydoglikanu, a w komórce gospodarza sis jest zdolna do infekowania ameb Acanthoamoeba wystêpuje w wakuoli [44]. polyphaga, przez co mo¿e stanowiæ zagro¿enie tak¿e 4. „Candidatus Rhabdochlamydia crassificans” dla cz³owieka [36]. jest bakteri¹ bytuj¹co wewn¹trzkomórkowo wyizolo- 2. Rodzaj Fritschea reprezentowany jest przez wana z cia³ t³uszczowych karaczanów wschodnich dwa gatunki Fritschea bemisiae i F. eriococci [23, 56], (Blatta orientalis) [6]. Pocz¹tkowo s¹dzono, ¿e jest to które izolowano jako endosymbionty z bakteriocytów Rikettsia, ale w badaniach polegaj¹cych na analizie jelit owadów Bemisia tabacci (m¹cznik ostroskrzyd³y) sekwencji 16S rRNA i 16S rDNA, wykazano 86–87% i Eriococci spurius (czerwiec wi¹zowiec) [56]. Bada- podobieñstwo z bakteriami z rodziny Parachlamy- nia genetyczne sekwencji 16S-23S rRNA wykaza³y diaceae, 85–86% podobieñstwo z bakteriami z ro- 91% podobieñstwo tych bakterii do rodziny Simkania- dziny Simkaniaceae, 82–85% z rodzajami Chlamydia ceae [23, 56] – uznano je za nowy rodzaj w obrêbie i Chlamydophila i 80% podobieñstwo z „Candidatus rodziny [23] i nazwano „Candidatus Fritschea bemi- Piscichlamydia salmonis”. Jednak¿e najwiêksze podo- siae” oraz „Candidatus F. eriococci”, gdy¿ nie uda³o bieñstwo, bo a¿ 97,1% bakteria ta wykazuje w stosun- siê ich jak do tej pory wyhodowaæ w hodowli tkanko- ku do sekwencji „Candidatus Rhabdochlamydia porcel- wej. Wystêpuj¹ one wewn¹trzkomórkowo, z charakte- lionis”. Bakteria ta posiada dwufazowy cykl ¿yciowy rystycznym dwufazowym cyklem ¿yciowym oraz wy- z cia³kiem EB i RB, a tak¿e z dwiema formami poœred- kazuj¹ powy¿ej 80% podobieñstwo sekwencji rRNA nimi – p³askim cia³kiem przypominaj¹cym sp³aszczone do gatunków z rzêdu Chlamydiales [23]. Dowiedzio- powiêkszone cia³ko EB oraz cia³o zagêszczone, które 64 MA£GORZATA PAWLIKOWSKA, WIES£AW DEPTU£A przechodzi w cia³ko RB [6]. Obecnie brak jest danych ghi [14], który bada³, przy pomocy mikroskopii elek- co do mo¿liwoœci hodowania tej bakterii w kulturach tronowej, próby pochodz¹ce ze skrzeli ³ososi hodow- tkankowych [6]. lanych z Irlandii i Norwegii. W próbach pochodz¹cych z Norwegii, wykazano inkluzje zawieraj¹ce cia³ka siateczkowate (RB) o ró¿nym kszta³cie (wyd³u¿one, 5. Charakterystyka rodziny Waddliaceae kuliste) i d³ugoœci 0,7–1,8 mm oraz cia³ka poœrednie (IB – intermediate bodies) o kszta³cie okr¹g³ym do Do rodziny Waddliaceae (tab. I) nale¿y jeden rodzaj owalnego d³ugoœci 0,6–0,8 mm, zaœ w próbach pocho- Waddlia z dwoma gatunkami. dz¹cych z Irlandii stwierdzi³, a¿ trzy formy rozwojo- 1. Gatunek Waddlia chondrophila zosta³ zaklasy- we tego zarazka: cia³ka siateczkowate (RB), poœred- fikowany jako pierwszy do tej rodziny. Pierwotnie by³ nie (IB) oraz elementarne (EB) [14]. Ze wzglêdu na on oznaczony jako WSU 86–1044 [12], izolowany ró¿nice w morfologii cia³ek przypuszcza siê, i¿ te z komórek poronionego p³odu byd³a w pierwszym try- endosymbionty izolowane ze skrzeli ryb z Irlandii mestrze ci¹¿y, a który pierwotnie, ze wzglêdu na cykl i Norwegii, reprezentuj¹ dwa ró¿ne gatunki [14]. Do- replikacyjny, uznano jako riketsjê [12, 13, 21, 53, 43]. datkowe badania z przeciwcia³ami monoklonalnymi Obecnie zaklasyfikowano go do rzêdu Chlamydiales dla trisacharydu "Kdo-(2→8)-"Kdo-(2→4)-"Kdo, z uwagi na podobieñstwo jego sekwencji 16S rRNA charakterystycznego dla rzêdu Chlamydiales wykaza- w granicach 84,7–85,3%. Nale¿y do bakterii Gram- ³y, ¿e zachodz¹ reakcje krzy¿owe wobec nich, jednak ujemnych, nie produkuje glikogenu, syntetyzuje LPS nie wskazuj¹ one na obecnoœæ tego trisacharydu, a je- pozbawiony charakterystycznego dla chlamydii trisa- dynie œwiadcz¹, ¿e w œcianie tych endosymbiontów s¹ charydu "Kdo-(2→8)-"Kdo-(2→4)-"Kdo [21, 53]. cz¹steczki podobne do tego¿ trisacharydu [14]. Na- Badania serologiczne wykaza³y, ¿e bakteria ta nie tomiast analiza genetyczna 16S rRNA i 16S rDNA reaguje z przeciwcia³ami dla Rikettsia, Coxiella, Wol- wykaza³a, ¿e ich sekwencjê 16S rRNA cechuje podo- bachia a nawet Chlamydia, jedynie wykazano s³ab¹ bieñstwo do bakterii rzêdu Chlamydiales, a w szcze- reakcjê z przeciwcia³ami dla Cowdria ruminantum gólnoœci do endosymbiontów ameb UWE1 (82%) [21, 53]. Henning i wsp. [32] wyizolowali bakteriê i UWC22 (81%), a tak¿e do Chlamydophila psittaci i wykazali, ¿e W. chondrophila jest przyczyn¹ poro- – szczep MN (80%) i Ch. pneumoniae – szczep N16 nienia u byd³a w 228 dniu ci¹¿y. (80%) [14]. Analiza filogenetyczna oparta na porów- 2. Gatunek Waddlia malaysiensis ¿yj¹ca wewn¹trz- naniu sekwencji 16S rDNA dowiod³a, ¿e badane en- komórkowo bakteria sklasyfikowana ostatnio do ro- dosymbionty izolowane ze skrzel ³ososi s¹ zbli¿one dzaju Waddlia. Izolowano j¹ z odchodów nietoperzy zarówno do bakterii rzêdu Chlamydiales jak i Rickett- Eonycteris spelaea w Malezji [2]. W hodowli komórek siales, jednak¿e bakterie te tworz¹ osobn¹ liniê w rzê- Vero zarazek ten po 48–72 godzinach od zainfekowania dzie Chlamydiales i zaproponowano dla nich nazwê odchodami nietoperzy, daje inkluzje zawieraj¹ce ma³e „Candidatus Piscichlamydia salmonis” [14]. Tak¿e do komórki bakteryjne. Podobny efekt zaobserwowano grupy chlamydii niesklasyfikowanych nale¿y zaliczyæ w linii hodowlanej z ludzkiej tkanki p³ucnej (MRC-5), Criblamydia sequanensis wyizolowan¹ z wód Sekwa- nerek (HEK), krtani (HEp-2), linii B-limfoblastycznej ny [57]. Pozytywne próby wykazuj¹ce obecnoœæ ma- oraz ma³piej nerki (LLC-MK2), a tak¿e linii epitelial- teria³u genetycznego tego zarazka uzyskano w hodowli nej gryzoni (3T3, BHK) [38]. Zarazek ten w hodowli ameb Acanthamoeba castellanii. Analiza genetyczna HEK po 48 godzinach od infekcji wytwarza cia³ka sia- polegaj¹ca na sekwencjonowaniu genów 16S rRNA, teczkowate dziel¹ce siê poprzez podzia³ podwójny [2]. 16S rDNA, translokazy ADP/ATP i RnpB, wykaza³a Ich inkluzje mo¿na wybarwiæ metod¹ Giemzy, jednak w 88,5–89,8% podobieñstwo do Parachlamydiacea, nie reaguj¹ w metodzie immunofluorescencji rozpo- 87,1–88,3% podobieñstwo do rodziny Waddliaceae, znaj¹cej bia³ka MOMP Ch. trachomatis [2]. Analiza 86,2–85,6% podobieñstwo do rodziny Chlamydiaceae sekwencji 16S i 23 S rRNA oraz przestrzeni 16S-23S i 84,7–85,6% podobieñstwo do rodziny Simkaniaceae. rRNA tych zarazków, wykaza³a odpowiednio 91% Autorzy wyci¹gnêli z tych badañ tak¿e wniosek, ¿e i 96% podobieñstwo do sekwencji Waddlia chondro- nowa bakteria nie przynale¿y do ¿adnej rodziny, ale phila, czyli ¿e jest to mikroorganizm blisko spokrew- cechuje j¹ podobieñstwo do zarazków z rzêdu Chlamy- niony z ni¹, lecz tworz¹cy odrêbny rodzaj [2]. diales [57]. Bakteria ta posiada cykl ¿yciowy z dwiema formami morfologicznymi cia³kiem EB o kszta³cie 6. Chlamydie niesklasyfikowane gwiaŸdzistym i cia³kiem RB. Próby hodowli w liniach tkankowych Vero, HEL, Hep-2 i A549 tego zarazka Przyjmuje siê, ¿e ta grupa zarazków tworzona jest okaza³y siê negatywne, jednak mo¿liwa by³a reinfek- m.in. przez „Candidatus Piscichlamydia salmonis” cja kultury ameb supernatantem z tych hodowli [57]. (tab. I). Zarazek ten zosta³ opisany przez zespó³ Gra- St¹d proponuje siê utworzenie nowej rodziny Cribla- CHLAMYDIE ŒRODOWISKOWE – NOWE PATOGENY CZ£OWIEKA I ZWIERZ¥T 65 mydiaceae fam. nov. [57]. Oprócz omawianych zaraz- an environmental sludge by co-cultivation with Acantho- ków sugeruje siê przynale¿noœæ do grupy chlamydii amoeba sp. Microbiology, 151, 301–309 (2005) niesklasyfikowanych tak¿e innych bakterii wewn¹trz- 5. Collingro A., Toenshoff E.R., Taylor M.W., Fritsche T.R., Wagner M., Horn M.: ‘Candidatus Protochlamydia amoebo- komórkowych. Jedn¹ z nich jest wyizolowana z cyst phila’ an endosymbiont of Acanthoamoeba spp. Int. J. Syst. skrzelowych ³ososia atlantyckiego (Salmo salar), okr¹- Evol. Microbiol. 55, 1863–1866 (2005) g³a, Gram-ujemna bakteria z cyklem komórkowym 6. Corsaro D., Thomas V., Goy G., Venditti D., radek R., Greub charakterystycznym dla bakterii rzêdu Chlamydiales G.: ‘Candidatus Rhabdochlamydia crassificans’, an intracel- [49], zaœ drug¹ to chlamydio-podobny ze wzglêdu na lular bacterial pathogen of the cockroach Blatta orientalis cykl rozwojowy zarazek, stwierdzony w komórkach (Insecta: Blattodea). Syst. Appl. Microbiol. (2006) (w druku) 7. Corsaro D., Venditti D.: Emerging Chlamydial infections. nab³onkowych dorady (Sparus aurata) [8]. Crit. Rev. Microbiol. 30, 75–106 (2004) 8. Crespo S., Zarza C., Padros F., Marin de Mateo M.: Epithelio- cystis agents in sea bream Spartus aurata: morphological 7. Podsumowanie evidence for two distinct chlamydia-like developmental cyc- les. Dis. Aquat. Org. 37, 61–72 (1999) Z przedstawionych faktów wynika, ¿e bakterie 9. Cubero-Pablo M.J., Plaza M., Perez L., Gonzalez M., Leon- Vizcaino L.: Seroepidemiology of chlamydial infections of okreœlane jako chlamydie œrodowiskowe s¹ mikro- wild ruminants in Spain. J. Wild. Dis. 36, 35–47 (2000) organizmami doœæ powszechnie wystêpuj¹cymi. Jedne 10. Deptu³a W., Pawlikowska M., Travnièek M.: Chlamydofi- z nich jak Parachlamydia acanthoamoebae czy Sim- lozy u zwierz¹t i ludzi. Med. Wet. 58, 337–340 (2002) kania negevensis mog¹ byæ potencjalnymi patogenami 11. Deptu³a W., Ruczkowska J., Szenfeld J., Choroszy-Król I., cz³owieka, gdy¿ ta pierwsza by³a izolowana od ludzi Travnièek M.: Immunologicky status u hovadzieho dobytka z syndromem Kawasaki i z przypadków gor¹czki wil- prirodzene infikovaneho mikroorganizmami Chlamydia tra- chomatis a Chlamydia psittaci. Vet. Med. (Praha), 35, 73–80 gotnej, zaœ druga z zapalenia oskrzeli. Inne, jak Wad- (1990) dlia chondrophila, mog¹ byæ przyczyn¹ ronieñ u byd³a 12. Dilbeck P.M., Evermann J.F., Crawford T.B., Ward A.C.S., i przez to mog¹ prowadziæ do strat gospodarczych. Leathers C.W., Holland C.J., Mebus C.A., Logan L.L., Zdolnoœæ parachlamydii do prze¿ywania wewn¹trz Rurangirwa F.R., McGuire T.C.: Isolation of a previously ameb, nie tylko typowych gospodarzy, a tak¿e zdol- undescribed rickettsia from an aborted bovine fetus. J. Clin. noœæ do infekowania komórek ssaczych, m.in. mono- Microbiol. 28, 814–816 (1990) 13. Dilbeck-Robertson P., McAllister M.M., Bradway D., Ever- cytów/makrofagów, mo¿e wskazywaæ na ich udzia³ mann J.F.: Results of a new serologic test suggest an asso- w patogenezie niektórych schorzeñ, których etiologia ciation of Waddlia chondrophila with bovine abortion. J. Vet. do tej pory do koñca nie jest poznana. Tak¿e stwier- Diagn. Invest. 15, 468–469 (2003) dzanie chlamydii œrodowiskowych, które mog¹ infe- 14. Draghi A., Popov V.L., Kahl M.M., Stanton J.B., Brown C.C., kowaæ komórki ssacze, u owadów, nietoperzy czy ryb Tsongalis G.J., West A.B., Frasca S.: Characterization of oraz wykazywanie obecnoœci tych zarazków w œrodo- ‘Candidatus Piscichlamydia salmonis’ (order Chlamydiales), a chlamydia-like bacterium associated with epitheliocystis wisku wodnym np. mule, jest bardzo interesuj¹ce tak in farmed atlantic salmon (Salmo salar). J. Clin. Microbiol. z punktu teoretycznego jak i praktycznego. £¹czy siê 42, 5286–5297 (2004) to z faktem, ¿e obecne techniki badawcze pozwoli³y 15. Drobne D., Štrus J., Žnidaršiè N., Zidar P.: Morphological nie tylko na zaklasyfikowanie tych drobnoustrojów do description of bacterial infection of digestive glands in the chlamydii, ale tak¿e wykaza³y ich rolê w zaka¿eniach terrestrial isopod Porcellio scaber (isopoda, crustacean). ssaków, w których chlamydie s¹ uznawane za patogeny J. Invertebr. Pathol. 73, 113–119 (1999) 16. Euzeby J.P.: Dictionnaire de bacteriologie veterinaire. Chla- wysokiego ryzyka dla ludzi i zwierz¹t. mydiales, Chlamydiaceae, Waddliaceae. [www.bacterio.cict. fr/bacdico/cc/chlamydiales.html] (11.01.2006, data ostatniego sprawdzenia) Piœmiennictwo 17. Everett K.D.: Chlamydia and Chlamydiales: more than meets the eye. Vet. Microbiol. 75, 109–126 (2000) 1. Amman R., Springer N., Schonhuber W., Ludwig W., Schmid 18. Everett K.D.E., Andersen A.A.: The ribosomal intergene E.N., Muller K.D., Michel R.: Obligate intracellular bacte- spacer and domain I of the 23S rRNA gene are phyloge- rial parasites of acanthoamoebae related to Chlamydia spp. netic markers for Chlamydia spp. Int. J. Syst. Bacteriol. 47, Appl. Envirom. Microbiol. 63, 115–121 (1997) 461–473 (1997) 2. Chua P.K.B., Corkill J.E., Hooi P.S, Cheng S.C., Winstanley 19. Everett K.D.E., Andersen A.: Identification of nine species C., Hart C. A.: Isolation of Waddlia malaysiensis, a novel of the Chlamydiaceae using PCR-RFLP. Int. J. Syst. Bacte- intracellular bacterium, from fruit bat (Eonycteris spelaea). riol. 49, 803–813 (1999) Emerg. Inf. Dis. 11, 271–277 (2005) 20. Everett K.D.E., Andersen A.A., Plaunt M., Hatch T.P.: Clo- 3. Cislakova L., Stanko M., Petukova J., Prokopèakova H., ning and sequence analysis of the major outer membrane pro- Pefko B.: Protilatky proti chlamydiam u drobnych cicavcov tein gene of Ch. psittaci 6BC. Infect. Immun. 59, 2853–2855 na vychodnym slovensku. Slov. Vet. Èas. 24, 43–47 (1999) (1991) 4. Collingro A., Poppert S., Heinz E., Schmitz-Esser S., 21. Everett K.D., Bush R.M., Andersen A.A.: Emended description Essig A., Schweikert M., Wagner M., Horn M.: Recovery of of the order Chlamydiales, proposal of Parachlamydiacae 66 MA£GORZATA PAWLIKOWSKA, WIES£AW DEPTU£A

fam. nov., each containing one monotypic genus, revised ta- 37. Kahane S., Everett K.D., Kimnel N., Friedman M.G.: Simka- xonomy of the family Chlamydiacae, including a new genus nia negevensis strain ZT: growth, antigenic and genome cha- and five new species, and standards for the identification of racteristics. Int. J. Syst. Bacteriol. 49, 815–820 (1999) organisms. Int. J. Syst. Bacteriol. 49, 415–440 (1999) 38. Kahane S., Gonen R., Sayada C., Elion J., Friedman M.G.: 22. Everett K.D.E., Kahane S., Bush R.M., Friedman M.G.: An Description and partial characterizaton of a new chlamydia- unspliced group I intron in 23S rRNA links Chlamydiales, like microorganism. FEMS Microbiol. Lett. 109, 329–334 chloroplasts, and mitochondria. J. Bacteriol. 181, 4734–4740 (1993) (1999) 39. Kahane S., Greenberg D., Friedman M.G., Haikin H., Dagan 23. Everett K.D.E., Thao ML., Horn M., Dyszynski G.E., R.: High prevelance of “Simkania Z”, a novel chlamydia- Baumann P.: Novel chlamydiae in whiteflies and scale in- like bacterium, in infants with acute bronchiolitis. J. Inf. Dis. sects: endosymbionts ‘Candidatus Fritschea bemisiae’ strain 177, 1425–1429 (1998) Falk and ‘Candidatus Fritschea eriococci’ strain Elm. Int. 40. Kahane S., Kimmel N., Friedmann M.G.: The growth cycle J. Syst. Evol. Microbiol. 55, 1581–1587 (2005) of Simkania negevensis. Microbiology, 148, 735–742 (2002) 24. Friedman M.G., Galil A., Greenberg S., Kahane S.: Sero- 41. Kahane S., Metzer E., Friedman M.G.: Evidence that the prevalence of IgG antibodies to the chlamydia-like micro- novel microorganism „Z” may belong to a new genus in the organism “Simkania Z” by ELISA. Epidemiol. Infect. 122, family Chlamydiaceae. FEMS Microbiol. Lett. 126, 203–208 117–123 (1999) (1995) 25. Fritsche T.R.: Polyphyletic origins of bacterial endosym- 42. Kahane S., Platzner N., Dvoskin B., Izthaki A., Friedman bionts of free-living amoebae. Proc. 10th Int. Cong. Bacteriol. M.G.: Evidence for the presence of Simkania negevensis in Appl. Micorbiol., Paris 2002, s. 60. drinking water and in reclaimed wastewater in Israel. Appl. 26. Fritsche T.R., Horn M., Wagner M., Herwig R.P., Schleifer Environ. Microbiol. 70, 3346–3351 (2004) K-H., Gautom R.K.: Phylogenetic diversity among geogra- 43. Kocan K.M., Crawford T.B., Dilbeck P.M., Evermann J.F., phically dispersed Chlamydiales endosymbionts recovered McGuire T.C.: Development of a rickettsia isolated from an from clinical and environmental isolates of Acanthoamoeba aborted bovine fetus. J. Bacteriol. 172, 5949–5955 (1990) spp. Appl. Environ. Microbiol. 66, 2613–2619 (2000) 44. Kostanjšek R., Štrus J., Drobne D., Avguštin G.: ‘Candida- 27. Garity G.M.: Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology. tus Rhabdochlamydia porcellionis’, an intracellular bacte- IInd Ed. Vol. 1. Boone D.R., Castenholz R.W. (ed.), Springer- rium from the hepatopancreas of the terrestrial isopod Por- Verlag, New York 2001. cellio scaber (Crustacea: Isopoda). Int. J. Syst. Evol. Micro- 28. Greenberg D., Banerji A., Friedmann M.G., Chiu C-H., biol. 54, 543–549 (2004) Kahane S.: High rate of Simkania negevensis among Cana- 45. Lieberman D., Dvoskin B., Lieberman D.V., Kahane S., dian Inuit infants hospitalized with lower respiratory tract Friedman M.G.: Serological evidence of acute infection with infections. Scand. J. Infect. Dis. 35, 506–508 (2003) the chlamydia-like microorganism Simkania negevensis (Z) in 29. Grueb G., Collyn F., Guy L., Rotrn C-A.: A genomic island acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease. present along the bacterial chromosome of the Parachlamy- Eur. J. Microbiol. Infect. Dis. 21, 307–309 (2002) diaceae UWE25, an obligate amoebal endosymbiont, enco- 46. Lieberman D., Kahane S., Lieberman D., Friedman M.G.: des a potentially functional F-like conjugative DNA transfer Pneumonia with serological evidence of acute infection with system. BMC Microbiology, 4, 48–59 (2004) the chlamydia-like microorganism “Z”. Am. J. Respir. Crit. 30. Greub G., Raoult D.: Crescent bodies of Parachlamydia Care Med. 156, 578–582 (1997) acanthoamoeba and its life cycle within Acanthoamoeba 47. Mardh P.A, Paavonen J., Parlakkainen M.: Chlamydia. Ple- polyphaga: an electron micrograph study. Appl. Environ. num Med. Book Comp., New York 1989. Microbiol. 68, 3076–3084 (2002) 48. Marrie T.J., Raoul D., la Scola B., Birtles R.J., de Carolis E.: 31. Greub G., Raoult D.: Parachlamydiaceae: potential emer- Legionella-like and other amoebal pathogens as agents of ging pathogens. Emerg. Inf. Dis. 8, 625–630 (2002) community-acquired pneumonia. Emerg. Inf. Dis. 7, 1026–1029 32. Henning K., Schares G., Granzow H., Polster U., Hartmann (2001) M., Hotzel H., Sachse K., Peters M., Rauser M.: Neospora 49. Nylund A., Kvenseth A.M., Isdal E.: A morphological study caninum and Waddlia chondrophila strain 2032/99 in a septic of the epitheliocystis agent in farmed Atlantic salmon. stillborn calf. Vet. Microbiol. 85, 285–292 (2002) J. Aquat. Anim. Health 10, 43–55 (1998) 33. Horn M., Collingro A., Schmitz-Esser S., Beier C.L., 50. Pawlikowska M., Deptu³a W.: Adherence and ingesting capa- Purkhold U., Fartmann B., Brandt P., Nyakatura G.J., city of peripheral blood granulocytes in rabbits immunised Droege M., Frishman D., Rattei T., Mewes H.-M., Wagner M.: with various antigens of Chlamydia sp. Centr. Europ. J. Im- Illuminating the evolutionary history of Chlamydiae. Science, munol. 24, 293–298 (1999) 304, 728–730 (2004) 51. Rockey D.D., Matsumoto A.: The chlamydial development 34. Horn M., Wagner M.: Evidence for additional genus-level cycle. Prokaryotic Development, Ed. Brun Y.V & Shimkets diversity of Chlamydiales in the environment. FEMS Micro- L.J., American Society of Microbiology, Washington, DC biol. Lett. 204, 71–74 (2001) 2000, p.403–410. 35. Horn M., Wagner M., Müller K-D., Schmid E.N., Fritsche 52. Ruczkowska J., Choroszy-Król I., Deptu³a W.: Detection of T.R., Schleifer K-H, Michel R.: Neochlamydia hartman- Ch. trachomatis in the bulls ejaculates by immunoenzymatic nellae gen. nov., sp. nov. (Parachlamydiaceae), an endo- (Chlamydiazyme Abbott) immunofluorescent (Chlamyset parasite of amoeba Hartmannella vermiformis. Microbiology, Orion) and cell culture (McCoy) methods. Zoonoses Cong. 146, 1231–1239 (2000) Int. Participation VIth Joint Meeting of European Leptospira 36. Kahane S., Dvoskin B., Mathias M., Friedmann M.G.: Infec- Workers, Brno 1988, s. 40. tion of Acanthoamoeba polyphaga with Simkania negevensis 53. Rurangirwa F.R., Dilbeck P.M., Crawford T.B., McGuire and S. negevensis survival within amoebal cysts. Appl. Envi- T.C., McElwain T.F.: Analysis of the 16S rRNA gene of mi- ronm. Microbiol. 67, 4789–4795 (2001) cro-organism WSU 86-1044 from an aborted bovine foetus CHLAMYDIE ŒRODOWISKOWE – NOWE PATOGENY CZ£OWIEKA I ZWIERZ¥T 67

reveals that it is a member of the order Chlamydiales: pro- 57. Thomas V., Casson N., Greub G.: Criblamydia sequanen- posal of Waddliaceae fam. nov., Waddlia chondrophila gen. sis, a new intracellular Chlamydiales islated from Seine nov., sp. nov. Int. J. Syst. Bacteriol. 49, 577–581 (1999) river water using amoebal co-culture. Environ. Microbiol. 8, 54. Shay M.T., Bettica A., Vernon G.M., Witkus E.R.: Chlamy- 2125–2136 (2006) dia isopodii sp. n., an obligate intracellular parasite of Por- 58. Yamaguchi T., Yamazaki T., Inoue M., Mashida C., Kawa- cellio scaber. Exp. Cell. Biol. 53, 115–120 (1985) goe K., Ogawa M., Shiga S., Nakagawa Y., Kishimoto T., 55. Stackebrandt E., Goebel B.M.: Taxonomic note: a place for Kurane I., Ouchi K., Ohzeki T.: Prevalence of antibodies DNA-DNA reassociation and 16S rRNA sequence analysis against Simkania negevensis in a healthy Japanese population in the present species definition in bacteriology. Int. J. Syst. determined by the microimmunofluorescence test. FEMS Bacteriol. 44, 836–849 (1994) Immunol. Med. Microbiol. 43, 21–27 (2005) 56. Thao M-L., Baumann L., Hess J.M., Falk B.W., Ng J.C.K., 59. Yamaguchi T., Yamazaki T., Inoue M., Ogawa M., Shiga S., Gullan Baumann P.: Phylogenetic evidence for two new in- Nakagawa Y., Kishimoto T., Ouchi K., Ohzeki T.: Factors sect-associated chlamydia of the family Simkaniaceae. Curr improving the propagation of Simkania negevensis strain Z Microbiol. 47, 46–50 (2003) in cell culture. Jpn. J. Infect. Dis. 57, 103–106 (2004) 68 MA£GORZATA PAWLIKOWSKA, WIES£AW DEPTU£A INFORMACJE, KOMUNIKATY, RECENZJE

Recenzje ksi¹¿ek

Z prawdziw¹ przyjemnoœci¹ donoszê, ¿e oficyna PWN S.A. wyda³a w 2006 roku trzy bardzo dobre, dotowane przez Ministra Nauki i Szkolnictwa Wy¿szego podrêczniki akademickie. S¹ nimi Biologia molekularna bakterii, Genetyka molekularna oraz Biologia molekularna w medycynie – Elementy genetyki klinicznej. Ksi¹¿ki te ³¹czy wiele wspólnych cech. Po pierwsze, w tytule ka¿dej z nich – pomimo – i¿ zajmuj¹ siê wydzielon¹ dziedzin¹ przyrody znajduje siê okreœlenie „molekularna” – termin ten oznacza charakterystyczny dla koñca XX i pocz¹tku XXI wieku sposób ogl¹dania przyrody, ju¿ nie na poziomie komórki czy krajobrazu, ale na poziomie cz¹steczek i ich wzajemnych relacji. Po drugie, omawiane podrêczniki napisane s¹ od nowa przez prawie wy³¹cznie polskich autorów, reprezentuj¹cych ró¿ne oœrodki naukowe (Uniwersytety, Akademie medyczne, placówki PAN-u itp.). Po trzecie, wszystkie prezentuj¹ najwy¿szy poziom naukowy, ka¿da z nich jest bezcennym Ÿród³em wielkiej iloœci faktów. Po czwarte, stanowi¹ prace zbiorowe – tendencja zamiany „samotnego” autora zespo³em wynika jak s¹dzê z ogromnej specjalizacji we wspó³czesnej nauce. Osobiœcie jestem zwolennikiem pisania podrêczni- ków jednoautorskich. Uwa¿am, ¿e prace zespo³owe s¹ byæ mo¿e faktograficznie bogatsze od indywidualnych, ale zwykle nie s¹ mery- torycznie spójne, trac¹ na jasnoœci narracji. S¹dzê, ¿e w podrêczniku napisanym przez zespó³ gubi siê niewielk¹ szczyptê polotu, któr¹ mo¿e w³asn¹ ksi¹¿kê zaprawiæ „samotny” autor o zdecydowanej indywidualnoœci. Wœród powojennych polskich podrêczników do klasyki gatunku zaliczam pierwsze wydania ¯ycia bakterii autorstwa nie ¿yj¹cego ju¿ profesora W³adys³awa J.H Kunickiego- Goldfingera – w podrêczniku tym, napisanym ¿ywym i doskona³ym polskim jêzykiem, wyk³ad naukowy mikrobiologa, jest przepla- tany refleksj¹ filozofa przyrody oraz wybornie ilustrowany zabawnymi rysunkami Szymona Kobyliñskiego. Obawiam siê, ¿e ten rodzaj oryginalnych oraz indywidualnie przygotowanych podrêczników akademickich zaczyna stanowiæ ju¿ przesz³oœæ. Na koniec rozwa¿añ ogólnych chcia³bym podaæ jeszcze jedn¹ wspóln¹ cechê recenzowanych podrêczników, jest ni¹ jednolity, dobry graficznie projekt ok³adki (autor Edwin Radzikowski). W kolejnych ksi¹¿kach ok³adki ró¿ni¹ siê od siebie zdjêciami przed- stawiaj¹cymi ró¿ne obiekty badawcze oraz kolorami. Ogólny wygl¹d ok³adki sugeruje jedn¹ seriê wydawnicz¹.

Autor: praca zbiorowa pod redakcj¹ naukow¹ Autor: praca zbiorowa pod redakcj¹ naukow¹ Jadwigi Baj i Zdzis³awa Markiewicza Piotra Wêgleñskiego Tytu³: Biologia molekularna bakterii Tytu³: Genetyka molekularna Redaktor PWN Krystyna Mostowik Redaktor PWN Krystyna Kruczyñska Wydawnictwo Naukowe PWN S.A. Wydawnictwo Naukowe PWN S.A. Warszawa 2006 Warszawa 2006 Wydanie pierwsze. Wydanie nowe (drugie, pierwsze 1995) ISBN-13: 978-83-01-14724-2 ISBN-13: 978-83-14744-0 ISBN-10: 83-01-14724-5 ISBN-10: 83-01-14744-X

Ksi¹¿ka nawi¹zuje do szeœciu wydañ ¯ycia bakterii W.H. Genetyka molekularna koresponduje z omawianym ju¿ Kunickiego-Goldfingera, zosta³a napisana przez grono Jego ucz- podrêcznikiem. J. Baj i Z. Markiewicza. Obie ksi¹¿ki s¹ spójne niów: Jadwigê Baj, Dariusza Bartosika, El¿bietê K. Jagusztyn- tematycznie a w wielu punktach œwietnie siê uzupe³niaj¹. Redak- Krynick¹, Zdzis³awa Markiewicza, Andrzeja Piekarowicza, torem naukowym Genetyki molekularnej jest Piotr Wêgleñski, Miros³awê W³odarczyk oraz Krystynê I. Wolsk¹. Wczeœniej auto- by³y Rektor Uniwersytetu Warszawskiego, genetyk, badacz oraz rzy próbowali „uwspó³czeœniæ” ostatnie wydanie ¯ycia bakterii nauczyciel akademicki. P. Wêgleñski od lat zajmowa³ siê upo- (PWN 2005), jednak¿e okaza³o siê to tym razem bezsensowne. wszechnianiem w kraju genetyki. To w³aœnie t³umaczonej przez Od pierwszego wydania ¯ycia bakterii nast¹pi³ zbyt du¿y skok Niego ksi¹¿ce F.W. Stahla pt. Mechanizmy dziedziczenia. w poznaniu budowy oraz funkcji komórek bakteryjnych oraz sa- (1969 r.) zawdziêczamy pierwsze – po okresie „³ysenkizmu” in- mej natury zjawisk biologicznych. St¹d dalsze ulepszanie ksi¹¿ki formacje o tej dyscyplinie naukowej. nie mia³o ju¿ sensu. Obecny podrêcznik oznakowany terminem Podrêcznik Genetyka molekularna, pierwowzór obecnego „molekularny” jest bardziej nowoczesny od pierwotnego wzoru wydania, ukaza³ siê po raz pierwszy w 1995 r. i przez d³ugi czas i zawiera wiele informacji o wspó³czesnym stanie wiedzy. Oma- by³ trudn¹ do kupienia ksi¹¿k¹. Dzisiejsze nowe wydanie przy- wiana w nim problematyka badañ jest nieco ró¿na od tej z pierwo- gotowane wg koncepcji Wêgleñskiego napisali najbli¿si Jego wzoru. Oprócz klasycznej w podrêcznikach z mikrobiologii wspó³pracownicy: Piotr Bêbas, Magdalena Fikus, Pawe³ Golik, tematyki jak: budowa komórki bakteryjnej, systemy klasyfikacji El¿bieta K. Jagusztyn-Krynicka, Andrzej Jerzmanowski, Janusz drobnoustrojów, struktura i funkcje materia³u genetycznego wpro- Limon, Barbara Lipiñska, Marta Nurek, Krzysztof Staroñ, Piotr wadzono w nim kilka nowych b¹dŸ znacz¹co odmiennie napisa- Wêgleñski i W³odzimierz Zagórski-Ostoja. W nowym wydaniu nych rozdzia³ów, takich jak Molekularne podstawy bakteryjnej znajduj¹ siê podstawowe informacje z genetyki oraz biologii patogenezy czy Ruchome elementy genetyczne. S¹dzê, i¿ mniej molekularnej. Omówiono w nim takie problemy jak: budowa miejsca w ksi¹¿ce zajmuje klasyczna fizjologia, wiêcej genetyka materia³u genetycznego, kod genetyczny, biosynteza bia³ek, in- oraz aspekty regulacji metabolizmu drobnoustrojów. W sumie ¿ynieria genetyczna, genomika i proteomika, procesy ró¿nico- ksi¹¿ka ta spe³nia dobrze wymogi nowoczesnego podrêcznika wania i wzrostu, choroby nowotworowe oraz ewolucja genów. akademickiego z zakresu mikrobiologii ogólnej. W tym miejscu chcia³bym zwróciæ szczególnie uwagê na trzy Jerzy Hrebenda zawarte w ksi¹¿ce rozdzia³y tj. Molekularne podstawy procesów Instytut Mikrobiologii, Uniwersytet Warszawski odpornoœciowych, Genetyczne pod³o¿e chorób nowotworowych 70 RECENZJE KSI¥¯EK oraz Nowy wspania³y œwiat biotechnologii. Ka¿dy z tych roz- z podstawowych problemów genetyki na próbê przedstawienia dzia³ów tworzy oddzieln¹ ca³oœæ i mo¿e byæ traktowany jako anomalii w tych procesach (ok. ¾ tekstu to opis chorób kom- syntetycznie napisany, samodzielny podrêcznik z Immunologii, pleksowych, mitochondrialnych oraz genetycznych chorób dzie- Chorób nowotworowych czy Biotechnologii. dzicznych), ukierunkowaniu materia³u zawartego w ksi¹¿ce Ostatni rozdzia³ traktuj¹cy o zastosowaniu technik biologii Bala z problematyki czysto poznawczej na zagadnienia prak- i genetyki molekularnej w praktyce uwa¿am za szczególnie cen- tyczne (testy diagnostyczne, identyfikacja grup krwi, testy oparte ny. Obecnie brak jest aktualnego, napisanego po polsku podrêcz- na analizie DNA itp.), oraz wprowadzeniu do podrêcznika ele- nika z biotechnologii. Wprawdzie mo¿na polecaæ jedno z wydañ mentów z zakresu uregulowañ prawnych (rozdzia³ napisany uaktualnionego podrêcznika Aleksandra Chmiela pt. Biotechno- przez Marka Safjana, oryginalne teksty jak np. Konwencja logia – podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne, jednak¿e o Ochronie Praw Cz³owieka i Godnoœci Istoty Ludzkiej wobec jest to ksi¹¿ka, traktuj¹ca w wiêkszoœci, o tradycyjnej a nie no- Zastosowañ Biologii i Medycyny, przyk³ady wyników diagno- woczesnej biotechnologii. Autorka Nowego i wspania³ego œwiata styki molekularnej itp.). Informacje natury praktycznej zosta³y biotechnologii (M. Fikus) bardzo trafnie przedstawia wspó³cze- uzupe³nione rozdzia³em zatytu³owanym Biotechnologia (pro- sne pogl¹dy na obszary zainteresowañ nowoczesnej biotechno- dukcja szczepionek, przeciwcia³ monoklonalnych, produkcja logii oraz charakteryzuje jej g³ówne nurty nazywane bia³¹, czer- zwi¹zków biologicznie aktywnych oraz zwierz¹t transgenicz- won¹ i zielon¹ biotechnologi¹. Rozdzia³ obfituje w du¿¹ iloœæ nych dla produkcji biofarmaceutyków). Doœæ oryginalnym aktualnych danych. Opisuj¹ one dynamikê rozwoju biotechno- przedsiêwziêciem jest omówienie szczepionek g³ównie na przy- logii jak i przedstawiaj¹ zyski uzyskiwane dziêki stosowaniu tej k³adzie otrzymywania ich w roœlinach. techniki. Wad¹ rozdzia³u jest jego lapidarnoœæ, czytaj¹c go mia- Podrêcznik zosta³ napisany przez wielu œwietnych autorów: ³em wra¿enie, ¿e mam przed oczami nie rozdzia³ podrêcznika, Jerzego Bala, Ewê Bartnik, Ewê Bocian, Ewê Brojer, Barbarê a szczegó³owy konspekt przygotowany dla wydawcy. Czartorysk¹, W³adys³awa A. Daniela, Janusza Fietta, Alain Jerzy Hrebenda Fishera, Marek Gniatkowski, Piotra Grabarczyka, Józefa Kapustê, Instytut Mikrobiologii, Uniwersytet Warszawski Piotra Kozio³a, Janusza Limona, Barbarê Lisowsk¹-Grospierre, Tadeusza Mazurczaka, Normana J. Pieni¹¿ka, Jacka Pietrzyka, Tomasza Pniewskiego, Marka Safjana, Janusza A. Siedleckiego, Annê Tylki-Szymañsk¹, Joannê Wiszniewsk¹, Wojciecha Wisz- Autor: praca zbiorowa pod redakcj¹ naukow¹ niewskiego i Ewê Ziêtkiewicz. Na koniec chcia³bym poruszyæ Jerzego Bala jeszcze dwie kwestie: ksi¹¿ka zosta³a zaprojektowana przez Tytu³: Biologia molekularna w medycynie J. Bala wg bardzo rozs¹dnej koncepcji oraz napisana przez grono Elementy genetyki klinicznej wysokiej klasy specjalistów. Dla ilustracji tej tezy wymieniê Redaktor PWN Krystyna Kruczyñska nazwiska tylko dwu Autorów: Marek Safjan, by³y Prezes Trybu- Wydawnictwo Naukowe PWN S.A. na³u Konstytucyjnego, profesor Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2006 laureat Nagrody Stefana Kisielewskiego, za stosowanie zasady Wydanie drugie (zmienione, pierwsze 2001) „dura lex sed lex” – Profesor wielokrotnie wypowiada³ siê na ISBN-13: 978-83-01-14703-7 tematy niektórych aspektów prawnych eksperymentów z zakresu ISBN-10: 83-01-14703-2 biologii molekularnej i medycyny: Norman J. Pieni¹¿ek – po- cz¹tkowo pracowa³ w Instytucie Biochemii Biofizyki w War- szawie (w Zak³adzie œp. prof. W. Gajewskiego) obecnie jest Biologia molekularna w medycynie – Elementy genetyki Kierownikiem Referencyjnej Diagnostyki Molekularnej Naro- klinicznej Jerzego Bala, stanowi kolejny tom z serii biologii dowego Centrum Chorób Infekcyjnych w Atlancie. Trudno zna- molekularnej PWN. Jest to drugie zmienione wydanie. Ksi¹¿ka leŸæ lepszego Autora rozdzia³u pt. Diagnostyka Chorób infek- sk³ada siê z dwu czêœci, pierwsza obejmuje problematykê ogóln¹ cyjnych i inwazyjnych. (diagnostyka molekularna w medycynie, podstawy genetyki, S¹dzê, ¿e recenzowany podrêcznik mo¿na polecaæ jako po- genom cz³owieka, zasady dziedziczenia, zmiennoœæ i dziedzicz- moc w nauczaniu biologii molekularnej na uniwersytetach oraz noœæ, genetyczna ró¿norodnoœæ populacji ludzkiej). Czêœæ ogól- akademiach medycznych. na, bez diagnostyki, jest tematycznie bardzo podobna do opisy- Jerzy Hrebenda wanej problematyki w ksi¹¿ce Wêgleñskiego. Ró¿nice pomiêdzy Instytut Mikrobiologii, Uniwersytet Warszawski ww. podrêcznikami polegaj¹ na, zawê¿eniu w ksi¹¿ce Bala pro- blematyki do jednego obiektu tj. cz³owieka, zmianie akcentów Warszawa, listopad 2006 RECENZJE KSI¥¯EK 71

Recenzje ksi¹¿ek

Uprzejmie donoszê, i¿ wraz z ¿yczeniami z okazji Œwi¹t Bo¿ego Narodzenia i Nowego Roku, otrzymaliœmy od Wydawnictwa Naukowego PWN trzy kolejne, wydane w 2006 roku, ksi¹¿ki. S¹ one ró¿ne jeœli chodzi o ich charakter i przeznaczenie, wszystkie jednak zajmuj¹ siê wa¿nymi problemami z zakresu ogólnie rozumianej biologii. Polecaj¹c PT czytelnikom lekturê tych ksi¹¿ek mam nadziejê, ¿e oprócz wartoœci poznawczych znajd¹ tam równie¿ wiele praktycznych informacji, u¿ytecznych w pracy zawodowej.

Autor: Jerzy Buchowicz Autor: praca zbiorowa pod redakcj¹ naukow¹ Tytu³: Biotechnologia molekularna Przemys³awa Wojtaszka, Adama WoŸnego Geneza, przedmiot, perspektywy badañ i Lecha Ratajczaka Redaktor PWN: Irena Zienkiewicz Tytu³: Biologia komórki roœlinnej, I tom Struktura Projekt ok³adki: Edwin Radzikowski Redaktor PWN Krystyna Mostowik Wydawnictwo Naukowe PWN S.A Wydawnictwo Naukowe P.W.N. S.A. Warszawa 2006 Warszawa 2006 Wydanie pierwsze Wydanie pierwsze ISBN-13: 978-83-01-14822-5 ISBN-13: 978-83-01-14838-6 t.1 ISBN-10: 83-01-14822-5 ISBN-10: 83-01-14838-1 t.1

Ksi¹¿ka J. Buchowicza nie jest podrêcznikiem akademickim, Podrêcznik „Biologia komórki roœlinnej” jest pierwszym nie jest te¿ opisem monograficznym klasycznej biotechnologii w jêzyku polskim tak obszernym dzie³em prezentuj¹cym ca³oœ- rozumianej jako: zintegrowane zastosowanie biochemii, mikro- ciowe spojrzenie na biologiê komórki roœlinnej, a wiêc z jednej biologii i nauk in¿ynieryjnych w celu wykorzystania zdolnoœci strony na budowê, z drugiej na funkcjê, a tak¿e na pochodzenie drobnoustrojów, jak i kultur tkankowych. Autor na ok. 150 stro- komórki roœlinnej. Powi¹zanie struktury z funkcj¹, pokazanie nach tekstu stara³ siê przedstawiæ now¹ dyscyplinê o w³asnych ich wspó³zale¿noœci, a przede wszystkim integracja osi¹gniêæ celach badawczych, jak¹ stanowi biotechnologia molekularna. ró¿nych dziedzin biologii roœlin jest ogromna zalet¹ podrêczni- Wg Niego jest to nauka powsta³a na styku wspó³czesnej bio- ka. Nawet w podrêcznikach obcojêzycznych biologia komórki logii eksperymentalnej oraz techniki. Sam termin – biotechno- roœlinnej stanowi pewn¹ niewielk¹ czêœæ ich treœci. logia molekularna – nie zosta³ dotychczas zdefiniowany, choæ W rozumieniu wielu biologów zajmuj¹cych siê komórk¹ podobno jest instynktownie zrozumia³y, przez ka¿dego biologa zwierzêc¹, komórka roœlinna ró¿ni siê od zwierzêcej jedynie i biotechnologa. (informacje ze wstêpu). Wreszcie nazwa dys- obecnoœci¹ œciany komórkowej i plastydów, a pozosta³e struktury cypliny pochodzi od tytu³u projektu badawczego Instytutu Bio- komórkowe wygl¹daj¹ i funkcjonuj¹ tak samo. W ich rozumie- chemii i Biofizyki PAN – Molekularne podstawy biotechnolo- niu nie ma wiêc potrzeby pisania podrêcznika poœwiêconego gii, opracowanego w roku 1984. Zainteresowania Biotechnologii biologii komórki roœlinnej. Nowy podrêcznik pod redakcj¹ molekularnej id¹ w dwu kierunkach; pierwszy znany pod termi- P. Wojtaszka, A. WoŸnego i L. Ratajczaka pokazuje ró¿nice nem in¿ynierii genetycznej polega na uzyskiwaniu zrekombi- w biologii komórki roœlinnej i zwierzêcej, a tym samym wy- nowanego DNA oraz pracy na tym polimerze, drugi zajmuje siê prowadza studentów z b³êdu o jednakowej biologii tych dwóch interferencj¹ RNA-RNA. typów komórek. Ksi¹¿ka sk³ada siê tylko z trzech rozdzia³ów – pierwszy sta- Ogromn¹ zalet¹ publikacji s¹ bardzo aktualne, nowe zagad- nowi wstêp i traktuje doœæ pobie¿nie o historii odkryæ, enzy- nienia dotycz¹ce np. biomechaniki roœlin, iRNA, czy transportu mach restrykcyjnych, cytogenetyce oraz genomice; rozdzia³ bia³ek i RNA przez plazmodesmy, których z oczywistych powo- drugi – najbardziej rozbudowany zawiera opis podstawowych dów nie by³o w poprzednim podrêczniku „Podstawy biologii zainteresowañ biotechnologii molekularnej tj. klonowania mo- komórki roœlinnej” z 2000 r. lekularnego, sztucznych chromosomów, transformacji, agroin- Bardzo siê cieszê, ¿e podrêcznik „Biologia komórki roœlin- dukcji, transformacji plastydów i mitochondrów, embriogenezie nej” zosta³ napisany, wydany i trafi do r¹k studentów. somatycznej, zwierzêtom transgenicznym. Kolejne podrozdzia³y Ksi¹¿ka napisana jest w sposób przystêpny. Ka¿dy rozdzia³ opisuj¹ wykorzystanie biotechnologii molekularnej w medycy- zawiera wprowadzenie definiuj¹ce opisywan¹ strukturê, a na- nie (terapia genowa, terapeutyczne zastosowanie interferencji stêpnie opis budowy okreœlonej struktury lub kompartmentu RNA-RNA) oraz omawiaj¹ problemy zwi¹zane z GMO. Ksi¹¿kê komórkowego. koñcz¹ krótkie rozwa¿ania Autora na temat przysz³oœci bio- Tekst jest bogato ilustrowany, co znakomicie u³atwia zrozu- technologii molekularnej. mienie budowy i funkcjonowania danej struktury. Ksi¹¿ka napisana jest bardzo dobr¹ polszczyzn¹, czyta siê j¹ Pojêcia i terminy specjalistyczne wyjaœnione s¹ w tekœcie, z prawdziw¹ przyjemnoœci¹. Pozornie robi wra¿enie literatury a tak¿e zawarte w s³owniczku podstawowych pojêæ i terminów. popularno naukowej – jednak¿e zrozumienie g³êbszych myœli Dodatkowo na koñcu ka¿dego rozdzia³u znajduje siê opis zawartych miêdzy opisem, wydawa³o by siê technicznych infor- hase³ i wyjaœnienie okreœlonych pojêæ, bêd¹ce de facto krót- macji, wymaga pewnego przygotowania przyrodniczego. kim streszczeniem ka¿dego rozdzia³u, co znakomicie u³at- Jerzy Hrebenda wia zrozumienie, podsumowanie i powtórzenie okreœlonego Instytut Mikrobiologii, Uniwersytet Warszawski zagadnienia. 72 RECENZJE KSI¥¯EK

Na szczególne podkreœlenie zas³uguj¹ bardzo klarownie Autor: Stanley E Manahan i skrótowo napisane za³¹czniki zawieraj¹ce s³owniczek pojêæ Tytu³: Toksykologia œrodowiskowa. i terminów, definicje wybranych jednostek oraz nomenklaturê Aspekty chemiczne i biochemiczne g³ównych sk³adników komórkowych. Dwa ostatnie za³¹czniki, T³umaczenie: W³adys³aw Boczoñ, Henryk Koroniak tak rzadko spotykane w podrêcznikach biologicznych, s¹ bar- Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN, dzo przydatne. Warszawa 2006 Podrêcznik zawiera skróty stosowane w biologii komórki, ISBN-13: 978-83-01-14841-6 bardzo u¿yteczne w czytaniu i zrozumieniu tekstu, wraz z od- ISBN-10: 83-01-14841-1 powiednimi pierwowzorami anglojêzycznymi. Zasadnicz¹ czêœæ podrêcznika stanowi¹ rozdzia³y z umiesz- Podrêcznik w 20 rozdzia³ach przedstawia aktualny stan wie- czonym na pocz¹tku ka¿dego z nich szczegó³owym spisem treœci, dzy z zakresu toksykologii w oparciu chemiê i biochemiê œro- co znacznie u³atwia znalezienie informacji. dowiska. Autor w pierwszych dwóch rozdzia³ach przypomina Na koñcu poszczególnych rozdzia³ów s¹ has³a wyjaœniaj¹ce podstawy chemii nieorganicznej i organicznej oraz zjawiska to- pojêcia u¿yte w rozdziale i podsumowuj¹ce tekst ka¿dego z nich. warzysz¹ce przemianom chemicznym w œrodowisku. Kolejne Warto podkreœliæ umieszczony na koñcu ka¿dego rozdzia³u spis dwa rozdzia³y poœwiêcone zosta³y biochemii i przemianom me- literatury pozwalaj¹cy na poszerzenie informacji na temat poru- tabolicznym zarówno na poziomie komórki jak i ca³ego organiz- szanych zagadnieñ. mu. W rozdziale 5 omówione zosta³y œrodowiskowe procesy Za³¹czniki zawieraj¹ce s³owniczek pojêæ i terminów, defini- biologiczne i podstawy ekotoksykologii. W tym rozdziale t³u- cje wybranych jednostek oraz nomenklaturê g³ównych sk³adni- macze wprowadzaj¹ nowy w jêzyku polskim termin „biostê¿a- ków komórkowych s¹ bardzo przydatne. nie” w miejsce biokoncentracji czy te¿ bioakumulacji. W orygi- Materia³ ilustracyjny: schematy, rysunki, wzory zwi¹zków nale Autor u¿ywa s³ów „bioconcentration” i „bioacumulation”. chemicznych, a przede wszystkim zdjêcia mikroskopowe s¹ nie- Wprowadzenie nowego terminu wydaje siê niepotrzebne, tym odzowne dla zrozumienia budowy poszczególnych komórek, bardziej, ¿e w ¿adnych s³ownikach tematycznych powszechnie struktur wewn¹trz komórkowych, przebiegu cykli komórko- dostêpnych podobne s³owo nie wystêpuje. Podstawy toksyko- wych i wewn¹trzkomórkowych przemian. logii i chemii toksykologicznej znajdziemy kolejno w rozdzia- Na szczególne uznanie zas³uguj¹ zdjêcia z mikroskopu œwietl- ³ach 6 i 7. W podrêczniku omówiono tak¿e genetyczne aspekty nego, konfokalnego, elektronowego transmisyjnego i skaningo- toksykologii i reakcje fizjologiczne organizmu na czynniki tok- wego (str. 396–428); bardzo u³atwiaj¹ one zrozumienie tekstu. syczne w³¹cznie z toksykologi¹ rozwojow¹ i teratologi¹. W dal- Publikacja jest podrêcznikiem akademickim. Treœæ zawarta szych 10 rozdzia³ach Autor przedstawia kolejno toksycznoœæ w „Biologii komórki roœlinnej” jest ca³kowicie zgodna ze Stan- pierwiastków (metali, metaloidów i niemetali), zwi¹zków nie- dardami kszta³cenia Rady G³ównej Szkolnictwa Wy¿szego organicznych z podzia³em na grupy i dalej w podobny sposób (21.06.2006) dla kierunku biologia, a tak¿e ze Standardami zwi¹zków organicznych. Ostatni rozdzia³ poœwiêcony zosta³ no- innych kierunków studiów, gdzie treœci kszta³cenia dotycz¹ bio- woczesnym metodom analizy ksenobiotyków. logii molekularnej, budowy, funkcji, rozwoju i ewolucji organiz- Na koñcu ka¿dego rozdzia³u umieszczono spis literatury, lite- mów. Podrêcznik jest adekwatny do zakresu i poziomu zajêæ za- ratury uzupe³niaj¹cej oraz zestaw pytañ i problemów. Taka kon- równo z biologii komórki, jak i anatomii roœlin, biologii rozwoju strukcja w znakomity sposób u³atwia systematyczne i rozumne roœlin oraz zajêæ metodycznych z technik mikroskopowych. przyswajanie wiedzy. Jest to podrêcznik nowoczesny. Opiniowany podrêcznik z „Biologii komórki roœlinnej” bê- Zgodnie z notk¹ wydawcy umieszczon¹ na tylnej ok³adce dzie bardzo przydatny dla studentów kierunków o profilu biolo- podrêcznik przeznaczony jest dla studentów chemii, biologii, gicznym, do zajêæ dotycz¹cych budowy, funkcji, rozwoju i pocho- geografii. Rzeczywiœcie szeroki zakres tematyczny i omówienie dzenia komórek roœlinnych. Powinien byæ polecany szczególnie w pierwszych rozdzia³ach podstaw chemii, biochemii i fizjologii do zajêæ z biologii komórki, a tak¿e niektóre z jego rozdzia³ów do czyni ten podrêcznik dostêpnym dla szerokiego grona odbior- zajêæ z fizjologii roœlin, anatomii roœlin, biologii rozwoju roœlin, ców. Trzeba jednak stwierdziæ, ¿e wiedza zawarta w podrêczniku ewolucjonizmu oraz technik mikroskopowych. jest wiedz¹ podstawow¹ i powinna zostaæ opanowana w ci¹gu Agnieszka Mostowska pierwszych lat studiów oraz otworzyæ drogê do zg³êbiania bar- Instytut Biologii Eksperymentalnej Roœlin, dziej specjalistycznych problemów. Jednoczeœnie podrêcznik Uniwersytet Warszawski wychodzi naprzeciw wymaganiom zawartym w standardach nauczania dla nastêpuj¹cych kierunków studiów: biologia, ochro- na œrodowiska, chemia i w mniejszym stopniu geografia, ochrony œrodowiska, farmacji i medycyny.

Aleksandra Sk³odowska Pracownia Analizy Ska¿eñ Œrodowiskowych, Wydzia³ Biologii, Uniwersytet Warszawski POST. MIKROBIOL., 2007, 46, 1, 73–75 http://www.pm.microbiology.pl

INFORMACJA DLA AUTORÓW

Postêpy Mikrobiologii zamieszczaj¹ artyku³y przegl¹dowe 1.3. Piœmiennictwo ze wszystkich dziedzin mikrobiologii nie drukowane w innych Cytowan¹ literaturê (Piœmiennictwo) nale¿y wpisaæ oddziel- czasopismach oraz w dziale Nowoœci Wydawniczych recenzje nie jako ostatnie strony maszynopisu, wymieniaj¹c pozycje nowych ksi¹¿ek z zakresu mikrobiologii i nauk pokrewnych, w kolejnoœci alfabetycznej. W wykazie powinny byæ podane ko- które ukazuj¹ siê w Polsce. Artyku³y drukowane w Postêpach lejno: liczba porz¹dkowa, nazwisko autora, pierwsze litery Mikrobiologii nie mog¹ byæ bez zgody Redakcji publikowane imion, nazwiska wspó³autorów pracy i pierwsze litery ich imion w innych periodykach. (w kolejnoœci podanej w cytowanej pracy), pe³ny tytu³ cytowa- nej pracy, skrócony tytu³ czasopisma, tom, strona, i rok wydania 1. Sposób przygotowania manuskryptu. (w nawiasach). 1.1. Tekst Dla cytowanych wydawnictw nieperiodycznych nale¿y po- Prace nale¿y przysy³aæ do Sekretariatu Redakcji w postaci daæ kolejno: nazwisko i pierwsze litery imion autora, lub wspó³- elektronicznego zapisu tekstu w edytorze Microsoft Word do- autorów, tytu³ dzie³a, wydawnictwo, miejsce i rok wydania. wolnej edycji w wersji PL na dyskietkach komputerowych (3,5” W przypadku odwo³ywania siê do artyku³u w pracy zbiorowej 1,44 MB), na p³ytach CD lub DVD. Do dyskietki powinny byæ nale¿y dodatkowo podaæ tytu³ tej pracy oraz nazwisko jej re- do³¹czone 2 egz. tekstu artyku³u ca³kowicie zgodnego z zapi- daktora, wydawnictwo, miejsce wydania, rok, tom oraz na koñcu sem elektronicznym. Objêtoœæ pracy nie powinna przekraczaæ stronê, np. wraz z piœmiennictwem i ilustracjami 30 stron maszynopisu. Portnoy D. A., Sun A. N., Bielecki J. E., Escape from the Maszynopis powinien byæ jednostronny (wielkoœæ czcionki 12, phagosome and cell-to-cell spread of Listeria monocytoge- odstêp pomiêdzy wierszami 1,5), z numeracj¹ stron. Po tytu³ach nes (w) Microbial Adhesion and Invasion, red. M. Hook, L. wydzielonych nie nale¿y stawiaæ kropek. Na oddzielnej stronie Œwitalski, Springer Verlag, New York, 1991, s. 86. (strona tytu³owa) nale¿y podaæ tytu³ pracy, pod nim w pe³nym W przypadku gdy liczba wspó³autorów pracy przekracza 10, brzmieniu imiona i nazwiska autorów, spis treœci (tytu³y po- nale¿y podaæ nazwiska i inicja³y pierwszego oraz ostatniego szczególnych rozdzia³ów) oraz kilka (nie wiêcej jak piêæ) s³ów wspó³autora a nastêpnie dodaæ uwagê i wsp. np. kluczowych (keywords). Tytu³ pracy i spis treœci nale¿y pow- Tomb J.F., J.C. Venter i wsp.: The complete genome sequence tórzyæ w jêzyku angielskim. S³owa kluczowe mog¹ b¹dŸ nie po- of the gastric pathogen Helicobacter pylori. Nature 338, jawiaæ siê w tytule pracy – nale¿y je podaæ w porz¹dku alfabe- 539–543 (1997) tycznym. Praca powinna koñczyæ siê krótkim podsumowaniem, (wy¿ej cytowana praca jest dzie³em 42 autorów) zawieraj¹cym najistotniejsze elementy treœci. Na oddzielnej stro- Powo³ywanie siê w tekœcie na pozycje cytowanej literatury nie nale¿y do³¹czyæ krótkie streszczenie pracy w jêzyku angiel- nastêpuje przez wymienienie liczby porz¹dkowej w nawiasach skim (maksymalnie 250 s³ów). Tekst pracy powinien byæ zgodny np. (10). Iloœæ cytowañ w piœmiennictwie nie mo¿e przekraczaæ z zaleceniami szczegó³owymi Redakcji. 100 pozycji. Przes³ane do redakcji prace winny byæ napisane poprawn¹ polszczyzn¹. Redakcja rekomenduje P.T. Autorom S³ownik Po- 1.3.1. Piœmiennictwo danych cytowanych prawnej Polszczyzny (red. Witold Doroszewski, Halina Kurkow- z sieci internetowej ska, Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa,1998) jako po- Cytowanie danych z sieci internetowej mo¿e jedynie doty- moc w redagowaniu tekstu. Jakkolwiek Postêpy Mikrobiologii czyæ informacji pochodz¹cych z prac oryginalnych zamieszcza- s¹ polskojêzyczne, nie wyklucza siê druku prac, napisanych po nych w sieci przez uznane w œrodowisku naukowym oraz recen- angielsku. zowane czasopisma. Redakcja bêdzie równie¿ uznawaæ cytacje informacji ze Ÿróde³ autoryzowanych przez uznane w œrodowi- 1.2. Ilustracje sku autorytety z dziedziny nauk przyrodniczych. Warunkiem Tabele i rysunki (po dwa egz., o rozmiarze nie przekraczaj¹- koniecznym przy u¿yciu informacji ze strony internetowej jest cym 26,5 cm × 18 cm) winny byæ wykonane starannie (dok³adne sprawdzenie i aktualizacja zapisu informacyjnego na stronie krycie) czarnym tuszem na kalce technicznej lub w formie wy- WEB w dniu wysy³ania maszynopisu. W przypadku niew³aœci- druku z drukarki laserowej lub atramentowej. Fotografie (po dwa wego adresu i niemo¿liwoœci odtworzenia informacji z sieci egz.) nale¿y sporz¹dzaæ na b³yszcz¹cym papierze, najlepiej w for- komputerowej, prace bêd¹ zwracane autorom. Cytowanie infor- macie 13 cm×18 cm. Materia³y te nale¿y za³¹czyæ oddzielnie. Nie macji publikowanej na stronach sieci internetowej powinno wy- nale¿y pozostawiaæ w maszynopisach wolnych miejsc na rysunki gl¹daæ nastêpuj¹co: i zdjêcia, a tylko na kopii zaznaczyæ miejsce, w którym powinny 14. XYZ Website 14 listopada 2004 roku (online), nazwisko byæ umieszczone, np. tab. 1, rys. 1. Liczbê rysunków i tabel nale- wydawcy, jeœli jest znane, http://cbx.iou.pgr. (10 PaŸdziernika ¿y ograniczyæ do istotnie niezbêdnej iloœci. Te same wskazówki 2004 roku, data ostatniego sprawdzenia adresu). Cytowanie odnosz¹ siê do pojedynczych wzorów chemicznych. Ka¿da tabe- ksi¹¿ek powinno zawieraæ szczegó³owe dane o wydawnictwie. la powinna byæ oznaczona kolejnym numerem rzymskim oraz Cytacje prac oryginalnych przesy³anych poprzez sieæ kompute- mieæ nag³ówek opisuj¹cy jej treœæ. Na osobnej kartce nale¿y za³¹- row¹ powinna zawieraæ nastêpuj¹ce dane: czyæ spis z objaœnieniami jakie powinny siê znaleŸæ pod rysunka- Nazwisko autora, inicja³y imion, data przyjêcia pracy, tytu³ mi lub z uwag¹ „objaœnienia w tekœcie”. Podpisy pod wykresami, pracy. Nazwa czasopisma, numer: strony (jeœli s¹ dostêpne) (on- rysunkami, zdjêciami nale¿y umieœciæ na osobnej stronie. line), adres internetowy, data potwierdzenia wa¿noœci adresu. 74 INFORMACJA DLA AUTORÓW

1.3.2. Elektroniczne wersje ilustracji wy¿szym, nazwê pierwszego podgatunku rodzaju Salmonella Redakcja Postêpów Mikrobiologii akceptuje ilustracje za- mo¿na zapisaæ: S. enterica subsp. enterica sv. Typhimurium lub chowane w formatach: TIFF, JPG lub EPS. Wszystkie grafiki Salmonella subsp. I. sv. Typhimurium, b¹dŸ po prostu, Salmo- nale¿y przesy³aæ w 100% wymiarze bez koniecznoœci skalowa- nella Typhimurium. nia. Minimalna rozdzielczoœæ stosowana w ilustracjach powinna wynosiæ 300 dpi dla zdjêæ szarych i kolorowych, 600 dpi dla 3.2. Nomenklatura genetyczna liter i 1200 dpi dla linii w wykresach. Grafiki kolorowe nale¿y W³aœciwoœci genetyczne szczepu opisywane s¹ w terminach zachowywaæ w formacie CMYK. Dane s¹ przyjmowane na stan- fenotypu oraz genotypu. Fenotyp opisuje obserwowane w³aœ- dardowych mediach takich jak dyskietki (3,5 cala), p³yty CD ciwoœci organizmu. Genotyp okreœla genetyczn¹ strukturê orga- lub DVD. Przes³ane dyski lub dyskietki nie bêd¹ zwracane auto- nizmu, zwykle odnosi siê do szczepu dzikiego. Ww. okreœle- rom. Zalecana przez redakcjê kompresja informacji to ZIP lub nia s¹ bli¿ej objaœnione w pracy Demerec i wsp. Genetics 54 RAR. W celu szczegó³owej informacji proszê wysy³aæ zapyta- 61: 76, 1966. nie przez e-mail na adres [email protected]. (a) Fenotypowe okreœlenie w³aœciwoœci organizmu stosuje siê gdy zmutowane loci nie zosta³y zidentyfikowane oraz zmapo- 2. Prawo autorskie wane. Mo¿e byæ tak¿e u¿yte w przypadku, gdy identyfikuje W przypadku reprodukcji w pracy cudzych rysunków lub siê produkt genu np. bia³ko OmpA. Zapis fenotypu zasadni- tabel – nawet w formie zmodyfikowanej – b¹dŸ cytowania frag- czo sk³ada siê z trzech liter, nie mo¿na ich pisaæ kursyw¹, mentów cudzego tekstu, Autorzy Postêpów Mikrobiologii przed pierwsza litera powinna byæ zawsze du¿¹ liter¹. Preferuje przys³aniem tych materia³ów do Redakcji s¹ zobowi¹zani do siê u¿ycie liczb rzymskich lub arabskich dla oznaczania bliŸ- uzyskania pisemnej zgody od Autorów oryginalnych prac i Wy- niaczych fenotypów np. Pol1, Pol2, Pol3 itd. Typ dziki mo¿na dawnictwa (z której materia³y te pochodz¹) na ich reprodukcjê. zapisaæ dodatkowym oznaczeniem plus (Pol+); w odró¿nieniu Cytowany tekst powinien byæ wyraŸnie oznaczony w odpowied- do tego oznaczenie minus okreœlaæ bêdzie fenotyp mutanta nim miejscu manuskryptu, zaœ u do³u strony powinna byæ za- (Pol–). Czasami pewne charakterystyczne w³aœciwoœci orga- mieszczona informacja dotycz¹ca pochodzenia cytatu oraz uzy- nizmu mo¿na zapisaæ u¿ywaj¹c liter np. (StrS ). skanej zgody na przedruk. Zaœwiadczenia wraz z informacj¹ (b) Genotypowe oznaczenia s¹ podobne do fenotypowych – w którego rysunku, tabeli lub cytatu dotycz¹, nale¿y przes³aæ wraz obu przypadkach stosuje siê zestaw trzech liter; genotyp z manuskryptem przeznaczonej do publikacji pracy. Uprzejmie pisze siê zawsze ma³ymi literami oraz kursyw¹ (np. ara, his, zawiadamiamy, i¿ od 3-ciego zeszytu PM (2001 r.) Autorów na- rps.). Promotor, terminator oraz operator oznacza siê litera- szego Pisma obowi¹zywaæ bêdzie sk³adanie wraz z manuskryp- mi p, t oraz o (np. lacZp, lacZt, lacZo;. Bachman i Low; tem oœwiadczenia dotycz¹cego praw autorskich. Microbiol. Rev. 44, 1–56, 1980). (c) Typ dziki alleli mo¿na zaznaczyæ wpisuj¹c dodatkowe ozna- 3. Zalecenia szczegó³owe* czenie plus nad oznaczeniem genu np. ara+, his+, nie ozna- 3.1. Nazewnictwo drobnoustrojów cza siê natomiast zmutowaych alleli znakiem minus. Nale¿y stosowaæ dwucz³onowe nazwy zawieraj¹ce nazwê (d) Miejsca mutacji oznacza siê poprzez wstawiania liczby rodzajow¹ oraz gatunkow¹ (np. Escherichia coli). Nazwy ro- kolejnych izolacji (liczby alleli) po symbolu zmutowanego dzajowe mog¹ byæ u¿yte same tj. bez nazwy gatunkowej, nato- locus (np. araA1, araA2 itp.). W przypadku, gdy tylko jedno miast nie mo¿na u¿yæ samych tylko nazw gatunkowych. Gdy w takie locus istnieje, lub gdy nie wiadomo w którym kolej- pracy podaje siê pierwszy raz nazwê gatunku, musi ona sk³adaæ nym locus mutacja powsta³a – po oznaczeniu genu wstawia siê z pe³nych wyrazów, przy ponownym u¿yciu tej nazwy, po- siê myœlnik w miejscu du¿ej litery oznaczaj¹cej locus, zaœ daje siê tylko pierwsz¹ literê nazwy rodzajowej (zawsze du¿¹ ) dalej podaje siê liczbê izolacji (np. ara-23). oraz nazwê gatunkow¹ w pe³nym brzmieniu np. E. coli. Nazwy (e) Zapis genotypu mo¿e byæ wzbogacony innymi oznaczeniami gatunku, rodziny, rzêdu, klasy, dzia³u oraz królestwa nale¿y pisaæ jak plus, dla typu dzikiego czy minus dla mutanta – mo¿na kursyw¹. Informacje szczegó³owe dotycz¹ce pisowni oraz pra- wprowadziæ oznaczenia okreœlaj¹ce mutacje jak np. mutacja wid³owego nazewnictwa (zgodnego z wymogami wspó³czesnej Amber (Am), mutant termowra¿liwy (Ts), mutant konstytu- systematyki ) – przyjête przez Redakcjê Postêpów Mikrobiologii, tywny (Con), mutant wra¿liwy na niskie temperatury (Cs), za instrukcj¹ ASM – mo¿na znaleŸæ w Instructions to Authors, bia³ko hybrydowe (Hyb) np. araA230(Am), his D21(Ts). J. Bacteriol. Jan. 1999. Wprowadzanie innych wzbogaceñ powinno byæ poprzedzo- Zgodnie z propozycjami WHO – Collaborating Centre for ne w tekœcie odpowiednim wyjaœnieniem. Reference and Research on Salmonella („Antigenic Formulas of (f) Dodatkowe oznaczenia mog¹ te¿ byæ u¿yte w przypadku the Salmonella Serovars” (M.Y. Popoff and L. Le Minor, WHO koniecznoœci rozró¿nienia tego samego genu znajduj¹cego siê Collaborating Centre for Reference and Research on Salmonella, w ró¿nych organizmach lub szczepach tego samego gatunku Institut Pasteur, Paris, France, 1997) and „Identification and Sero- np. hisE.coli lub hisK-12. Dodatkowe oznaczenia stosuje siê typing of Salmonella and an Update of the Kaufmann-White równie¿ dla rozró¿nienia pomiêdzy genetycznymi elemen- Scheme” (A.C. McWhorter-Murlin and F.W. Hickman-Brenner, tami o tej samej nazwie np. promotory operonu gln; glnA1 Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, Ga.) do i glnA2. rodzaju Salmonella nale¿¹ tylko dwa gatunki tj. S. enterica (g) Delecjê oznacza siê symbolem, D usytuowanym przed zde- i S. bongori – pierwszy z nich podzielony zosta³ na 6 podgatun- lecjonowanym genem lub regionem np. D trpA432, D (aroP- ków. Stosowane dotychczas zwyczajowe nazwy, nie posiadaj¹ce aceE)419, lub D his(dhuA hisJ hisQ)1256. Fuzjê genów ara statusu taksonomicznego, takie jak serotyp, typ serologiczny, i lac mo¿na przedstawiæ w ten sam sposób – F (ara-lac)1256. zosta³y zast¹pione nazw¹ serowaru (w oryginale serovar, sv.). Podobnie F (araB’ -lacZ+)(Hyb) oznacza, ¿e fuzja nast¹pi³a Nazwê serowaru nale¿y pisaæ du¿¹ liter¹ oraz prostym pismem pomiêdzy genami araB a lacZ. Inwersja jest oznaczana na- (np. Typhi, Paratyphi B, Typhimurium itp.). Zgodnie z po- stêpuj¹co IN (rrnD-rrnE)1. Insercjê genu his E. coli do plaz- midu pSC101 w pozycji 0 zasad (0kb) zapisuje siê nastêpu- j¹co pSC101 W (Okb::K-12hisB)4. * fragmenty instrukcji dla autorów czasopism wydawanych Oznaczenie obecnoœci episomu polega na podaniu jego sym- przez American Society for Microbiology – wykorzystywanie boli w nawiasie po nazwie szczepu rodzicielskiego np. W3110/F’ w P.M. za zgod¹ Journals Departments ASM. 8(gal+). INFORMACJA DLA AUTORÓW 75

3.3. Skróty nazw chemicznych siê gdy radioaktywna cz¹steczka nie wystêpuje w naturalnej Nie wymagaj¹ dodatkowych wyjaœnieñ skróty nazw, takich jak: formie wyznakowanego zwi¹zku np. 32S-ATP lub gdy symbol – nazwy miar i wag regulowanych przez Systeme Interna- izotopu zwi¹zany jest z niespecyficzn¹ nazw¹ zwi¹zku np. 14C tional dc Unites (SI), ogólnie akcetowane jednostki takie aminokwasy, 3H-liganty itp. W przypadku niektórych specyficz- jak bp, kb, Da, masa cz¹st., m. cz¹st. nych zwi¹zków chemicznych mo¿na stosowaæ nawiasy kwa- – skróty nazw chemicznych takich jak: DNA, cDNA, RNA, dratowe obejmuj¹ce symbole radioaktywnej cz¹steczki przed cRNA, RNaza, DNaza, rRNA, mRNA, tRNA; AMP, ADP, nazw¹ chemiczn¹ zwi¹zku np. [14C] mocznik, L-[metylo-14C] ATP, dATP,ddATP, GTP itp., metionina, [g–32P] ATP. – ATPaza, dGTPaza itp. NAD+, NADH, NADPH, NADP+, poly(A), poly(dT) itp., 4. Uwagi dodatkowe – nazwy powszechnie stosowanych technik biologii mole- Redakcja zastrzega sobie mo¿liwoœæ dokonywania skrótów kularnej np. PCR, SDS-PAGE, nazwy ogólnie znanych i poprawek nie wp³ywaj¹cych na treœæ pracy. W przypadku linii komórkowych np. HeLa, J774 koniecznoœci wprowadzenia zmian w treœci odsy³a siê autorowi – nazwy jednostek biologicznych; PFU ( jednostka formo- jeden egzemplarz pracy oraz dyskietkê w celu dokonania popra- wania ³ysinek), CFU (jednostka formowania kolonii), wek. Adresy instytucji, w których pracuj¹ autorzy (adres pocz- MIC ( minimalne stê¿enia hamuj¹ce wzrost), itp. towy oraz e-mail) nale¿y podawaæ w maszynopisie pracy po piœ- Nowe zasady kszta³towania nomenklatury endonukleaz re- miennictwie. Prace nie odpowiadaj¹ce wymaganiom Redakcji strykcyjnych oraz metylotransferaz zosta³y opublikowane w bêd¹ odsy³ane autorom bez rozpatrzenia merytorycznego. W ra- Nucleic Acids Research 2003, 31: 1805–1812. Przy pisaniu prac zie nie przyjêcia pracy do druku Redakcja zwraca dyskietkê oraz prosimy o korzystanie z zawartych tam informacji. jeden egzemplarz wydruku, drugi zatrzymuje u siebie. Za datê wp³ywu przyjmuje siê dzieñ otrzymania pracy w formie zgodnej 3.4. Pisownia danych numerycznych z instrukcj¹ dla autorów. Autorzy otrzymuj¹ bezp³atnie 15 odbi- Standardowe jednostki metryczne s¹ stosowane dla okreœla- tek pracy. Za prace opublikowane w Postêpach Mikrobiologii nia d³ugoœci, wagi i objêtoœci. W przypadku przedstawiania tych nie przewiduje siê honorariów autorskich. Prace nale¿y nadsy³aæ wartoœci oraz molarnoœci nale¿y stosowaæ przedrostki m, µ, n na adres sekretarza naukowego redakcji: oraz p dla wartoœci 10–3, 10–6, 10–9 oraz 10–12. Temperaturê na- le¿y przedstawiaæ tylko w stopniach Celsjusza np. 37°C. Dr Bohdan Jerzy Staroœciak Zak³ad Mikrobiologii Farmaceutycznej 3.5. Pisownia substancji znakowanych izotopami Akademia Medyczna Jeœli wyznakowana jest pojedyncza cz¹steczka w zwi¹zku ul. Oczki 3 chemicznym nale¿y nazwê tego zwi¹zku zapisaæ w nastêpuj¹cy 02 - 007 Warszawa 14 3 35 sposób CO2, H2O, H2 SO4. Taki sam sposób zapisu stosuje tel. (22) 628-08-22 lub 621-13-51

Oœwiadczenie dotycz¹ce praw Autorskich

1...... (nazwisko/a i imiê/ona autora/ów – proszê podkreœliæ autora korespondencyjnego) ...... AdresAutorów: ...... Tytu³ pracy: ...... 2. Oœwiadczenie (proszê wype³niæ a lub b) (a) Oœwiadczam. i¿ w mojej/naszej pracy przeznaczone do opublikowania rysunki oraz tabele, s¹ oryginalne tzn. zosta³y wymyœlo- ne i zaprojektowane przez autorów przedk³adanego Redakcji manuskryptu. W pracy nie ma cytatów z obcej publikacji...... (miejsce i data) (podpis korespondencyjnego autora)

(b) Oœwiadczam, i¿ uzyska³em/liœmy zgodê Autorów na reprodukcjê rysunków nr: ...... , zamieszczonych w* ...... Oœwiadczam, i¿ uzyska³em/liœmy zgodê Autorów na reprodukcjê tabel nr: ...... , zamieszczonych w* ...... Oœwiadczam, i¿ uzyska³em/liœmy zgodê Wydawnictwa na reprodukcjê rysunków nr: ...... zamieszczonych w*: ...... Oœwiadczam, i¿ uzyska³em/liœmy zgodê Wydawnictwa na reprodukcjê tabel nr: ...... , zamieszczonych w*: ...... (* podaæ bibliografie prac oryginalnych, z których reprodukowane bêd¹ rysunki lub tabele) Do Oœwiadczenia za³¹czam oryginalne zezwolenia reprodukcji w liczbie: ...... , Rysunków: ...... , tabel: ...... , cytowanego tekstu: ......

...... (miejsce i data) (podpis korespondencyjnego autora) 76 INFORMACJA DLA AUTORÓW

JUBILEUSZ 80-LECIA PTM Sympozjum Naukowe Œwiat cz³owieka œwiatem drobnoustrojów 31 sierpnia – 1 wrzeœnia 2007 r., Kraków

W dniach 31.08 – 01.09.2007 r. odbêdzie siê Sympozjum Naukowe pt. Œwiat cz³owieka œwiatem drobno- ustrojów z okazji Jubileuszu 80-lecia Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów organizowane przez Zarz¹d G³ówny PTM i Oddzia³ Krakowski PTM. Celem Sympozjum Œwiat cz³owieka œwiatem drobnoustrojów bêdzie prezentacja dorobku polskiej mikro- biologii na tle mikrobiologii œwiatowej, a tak¿e podkreœlenie wa¿nej roli mikrobiologii w ¿yciu cz³owieka w aspekcie wspó³czesnych niebezpieczeñstw ze strony drobnoustrojów, wynikaj¹cych ze zmian populacyjnych, klimatycznych i gospodarczych. W ramach Sympozjum bêd¹ prezentowane nastêpuj¹ce zagadnienia: Ø Sesja historyczna Ø Patogeneza zaka¿eñ cz³owieka Ø Nowe i nawracaj¹ce choroby zakaŸne i zaka¿enia Ø Wykorzystanie metod biologii molekularnej w diagnostyce i epidemiologii zaka¿eñ Ø Nowe mo¿liwoœci w leczeniu i zapobieganiu zaka¿eniom Nie przewiduje siê doniesieñ naukowych uczestników, zarówno w formie ustnych prezentacji, jak i w formie plakatów.

Miejsce obrad: Auditorium Maximum Uniwersytetu Jagielloñskiego w Krakowie

Szczegó³owe informacje dotycz¹ce sympozjum mo¿na uzyskaæ na stronie internetowej www.microbiology.pl

Biuro Organizacyjne Sympozjum: Polskie Towarzystwo Mikrobiologów tel. (22) 841-33-67; fax (22) 841-29-49; e-mail: [email protected]

Zarz¹d G³ówny Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów

XXVI Zjazd Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów 4–7 wrzeœnia 2008 r., Szczecin

W dniach 4–7.09.2008 r. odbêdzie siê XXVI Zjazd Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów organizowany przez Szczeciñski Oddzia³ Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów.

Miejsce obrad: Rektorat Pomorskiej Akademii Medycznej, Zamek Ksi¹¿¹t Pomorskich

Szczegó³owe informacje dotycz¹ce zjazdu uka¿¹ siê na stronie internetowej: www.microbiology.pl i w Postêpach Mikrobiologii – zeszyt 2, 2007 r.

Komitet Organizacyjny XXVI Zjazdu Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów INFORMACJA DLA AUTORÓW 77

Redakcja Postêpów Mikrobiologii gor¹co dziêkuje recenzentom nie bêd¹cym cz³onkami Komitetu Redakcyjnego, którzy na nasz¹ proœbê podjêli siê oceny prac nadsy³anych do naszego pisma w roku 2006:

Dr hab. Katarzynie Brzostek Prof. dr hab. Adamowi Jaworskiemu, Prof. dr hab. Miros³awie W³odarczyk Prof. dr hab. Zofii Zwolskiej

Informacja dla Autorów prac drukowanych w Postêpach Mikrobiologii

Uprzejmie informujemy PT Autorów PM, ¿e zgodnie z decyzj¹ Zarz¹du G³ównego Pol- skiego Towarzystwa Mikrobiologów z dnia 6 lutego 2007 roku nast¹pi zmiana w zasadach przyjmowania prac do druku w naszym piœmie. Autorzy manuskryptów proszeni s¹ (od zeszytu numer 1/2008) o wnoszenie op³at (za ka¿dy artyku³ 250 PLN) na konto Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów: Bank BPH S.A. 53 1060 0076 0000 3200 0105 5596. Otrzymanie przez Redakcjê pracy wraz z kopi¹ potwierdzenia wp³aty jest warunkiem uru- chomienia procedury wydawniczej. Do dowodu wp³aty nale¿y do³¹czyæ (na osobnej kartce) informacje zawieraj¹ce tytu³ pracy, nazwisko autora korespondencyjnego oraz dane do wysta- wienia faktury VAT (NIP, adres instytucji lub osoby fizycznej). W przypadku niedopuszczenia pracy do druku zwrot op³aty dokonany bêdzie przez ksiê- gowoœæ PTM.

Redakcja 78 INFORMACJA DLA AUTORÓW PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY

INFORMACJA DOTYCZ¥CA PRAC DRUKOWANYCH W DZIALE PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY

W dziale zatytu³owanym PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY publikowane bêd¹ artyku³y przegl¹dowe o charakterze metodycznym, reprezentuj¹ce dowoln¹ dziedzinê mikrobiologii. Redakcja Postê- pów Mikrobiologii (PM), w porozumieniu z Zarz¹dem G³ównym PTM ustali³a, i¿ drukowanych bêdzie rocznie nie wiêcej ni¿ cztery artyku³y tej kategorii.

Redaktorem odpowiedzialnym za wartoœæ merytoryczn¹, redakcjê tekstu oraz ostateczne przyjêcie pracy do druku jest prof. dr hab. Stefania Giedrys-Kalemba. adres: prof.dr hab. Stefania Giedrys-Kalemba – Katedra i Zak³ad Mikrobiologii i Immunologii Pomorskiej Akademii Medycznej. Al. Powstañców Wlkp. 72, 70-111 Szczecin, tel./fax (091) 46 616 51, 52, fax (091) 46 616 59, e-mail: [email protected] lub [email protected]

Prace metodyczne przeznaczone do druku podlegaj¹ ocenie dokonywanej przez sta³ych Recenzentów lub Ekspertów powo³ywanych ka¿dorazowo przez Redaktora dzia³u. Lista sta³ych Recenzentów patrz pkt.5. Strona tytu³owa ka¿dego artyku³u zaopatrzona bêdzie w informacje, i¿ praca nale¿y do PUBLIKACJI METODYCZNYCH I STANDARDÓW oraz ka¿dorazowo podana bêdzie data otrzymania od Autorów manu- skryptu jak i data zaakceptowania go do druku.

Zalecenia dla autorów:

1. Przesy³anie publikacji : ● Manuskrypt (w dwu egzemplarzach w formie papierowej oraz jednym egzemplarzu na noœniku elektro- nicznym wraz z rysunkami, tabelami itp.) proszê przesy³aæ bezpoœrednio do Redaktora PUBLIKACJI ME- TODYCZNYCH I STANDARDÓW. ● Podaj¹c adres/y Autorów publikacji nale¿y zaznaczyæ Autora korespondencyjnego – prócz adresu poczto- wego, numeru telefonu i ew. faxu nale¿y obligatoryjnie podaæ adres e-mailowy Autora korespondencyjnego.

2. Sposób przygotowania manuskryptu – Pracê nale¿y opracowaæ zgodnie z ogólnymi zaleceniami zawarty- mi w INFORMACJI DLA AUTORÓW Postêpów Mikrobiologii (POST. MIKROB. 2006, 45, 1, 79–82) z uwzglêdnieniem nastêpuj¹cych zmian: ● Objêtoœæ pracy nie mo¿e przekraczaæ wraz z piœmiennictwem i ilustracjami 20 stron maszynopisu. ● Liczba cytowañ w rozdziale Piœmiennictwo nie powinna przekraczaæ 50 pozycji. ● W spisie cytowanego piœmiennictwa nale¿y umieszczaæ wy³¹cznie prace drukowane w czasopismach naukowych, niedopuszczalne jest zamieszczanie danych bibliograficznych prospektów reklamowych lub promocyjnych firm farmaceutycznych. 3. Prawa autorskie – do ka¿dej przygotowanej do druku publikacji za³¹czyæ Oœwiadczenie dotycz¹ce praw autorskich. Wzór oœwiadczenia mo¿na pobraæ ze strony internetowej Postêpów Mikrobiologii.

4. Zalecenia i uwagi dodatkowe: ● W celu unikniêcia kryptoreklamy, proszê o zwrócenie szczególnej uwagi na sposób przedstawienia czytel- nikom produktów komercyjnych lub metod opracowanych przez producentów. Autorzy s¹ równie¿ zobo- wi¹zani do ujawnienia (je¿eli takie istniej¹) wszelkich powi¹zañ (honoraria, granty, p³atne ekspertyzy lub inne formy uzyskiwania korzyœci osobistych) miêdzy Autorami a firm¹, której produkt ma istotne znacze- nie w nades³anej pracy. W tym celu ka¿dy z Autorów proszony jest o z³o¿enie Deklaracji dotycz¹cej 80 PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY

„konfliktu interesów”. Konflikt interesów wystêpuje, kiedy Autor lub zak³ad pracy Autora ma finansowe lub osobiste zwi¹zki z innymi osobami lub instytucjami, które mog¹ wp³ywaæ na jego dzia³ania i decyzje. Wzór deklaracji mo¿na pobraæ ze strony internetowej Postêpów Mikrobiologii. ● Redakcja Postêpów Mikrobiologii zastrzega sobie prawo ostatecznej decyzji o akceptacji pracy przezna- czonej do druku w dziale PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY. ● Wszelkie proponowane zmiany w INFORMACJI DLA AUTORÓW P.M. zostan¹ przedstawione PT Czytelnikom Postêpów Mikrobiologii przed ich wprowadzeniem.

5. Stali recenzenci dzia³u PUBLIKACJE METODYCZNE I STANDARDY: Jerzy D³ugoñski ( Uniwersytet £ódzki) Waleria Hryniewicz (Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego) Józef Kur (Uniwersytet Gdañski) Eugeniusz Ma³afiej (Instytut Centrum Zdrowia Matki Polki) Anna Przondo-Mordarska (Akademia Medyczna we Wroc³awiu)

[Wzór]

Oœwiadczenie dotycz¹ce „konfliktu interesów”1

1. Nazwisko i imiê autora: ...... 2. Tytu³ pracy: ......

3. Oœwiadczenie (proszê wype³niæ a lub b, niepotrzebne skreœliæ) (a) Oœwiadczam, ¿e „konflikt interesów” nie wystêpuje (b) Oœwiadczam, ¿e wystêpuje „konflikt interesów”, który polega na: ......

...... (miejsce i data) (podpis Autora)

......

1 Konflikt interesów wystêpuje, kiedy autor lub zak³ad pracy autora ma finansowe lub osobiste zwi¹zki z innymi osobami lub instytucjami, które mog¹ wp³ywaæ na jego dzia³ania i decyzje Spis treœci

Prof. dr Uli Schwarz (10.06.1934 – 21.12.2006) ...... 3 M. Pop³awska, J. Dziadek – Bia³ka podzia³u komórkowego bakterii – dru¿yna pierœcienia ...... 5 M. Sulikowska, J. Pu³awska, P. Sobiczewski – Zastosowanie i znaczenie analizy sekwencji genu gyrB w badaniach bakterii chorobotwórczych dla roœlin . . . 21 A. Maszewska, A. B³aszczyk, A. Torzewska, A. Ró¿alski – Bakterie rodzaju Providencia – taksonomia, epidemiologia, chorobotwórczoœæ ...... 29 A. Michalska, E. Gospodarek – Pa³eczki Enterobacter spp. – taksonomia, charakterystyka, czynniki wirulencji i metody identyfikacji ...... 39 A. Michalska, E. Gospodarek – Pa³eczki Enterobacter spp. – zaka¿enia, lekowra¿liwoœæ i mechanizmy opornoœci na antybiotyki ...... 49 M. Pawlikowska, W. Deptu³a – Chlamydie œrodowiskowe – nowe patogeny cz³owieka i zwierz¹t ...... 59 Informacje, komunikaty, recenzje ...... 69

Contents

Prof. dr Uli Schwarz (10.06.1934 – 21.12.2006) ...... 3 M. Pop³awska, J. Dziadek – Bacterial cell division proteins. The fellowship of the ring ...... 5 M. Sulikowska, J. Pu³awska, P. Sobiczewski – The use and importance of sequence analysis of gyrB gene in study of plant pathogenic bacteria ...... 21 A. Maszewska, A. B³aszczyk, A. Torzewska, A. Ró¿alski – Bacteria from the genus Providencia – taxonomy, epidemiology, pathogenicity ...... 29 A. Michalska, E. Gospodarek – Enterobacter spp. bacteria – the taxonomy, characteristics, virulence factors and the methods for identification ...... 39 A. Michalska, E. Gospodarek – Enterobacter spp. Bacteria – the infections, susceptibility and resistance to antibiotics ...... 49 M. Pawlikowska, W. Deptu³a – Environmental chlamydiae – new pathogens of humans and animals ...... 59 Information, new reports, books reviews ...... 69 INSTRUKCJA DLA AUTORÓW PRAC PUBLIKOWANYCH W SUPLEMENTACH DO KWARTALNIKA POSTÊPY MIKROBIOLOGII

W celu u³atwienia publikowania w jednym miejscu artyku³ów o podobnej problematyce, Postêpy Mikrobiologii wydawaæ bêd¹ w formie suplementów, nastêpuj¹ce prace naukowe: 1. Referaty z sesji plenarnych Zjazdów naukowych, Konferencji naukowych oraz Sympozjów organizowanych staraniem Zarz¹du G³ównego Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów oraz Komitetu Mikrobiologii Polskiej Akademii Nauk. Manuskrypt pojedynczego referatu nie powinien przekraczaæ 25-ciu stron i powinien byæ przy- gotowany wg Informacji dla Autorów Postêpów Mikrobiologii. Ca³oœæ materia³ów przygotowanych do jednego suplementu nie mo¿e przekraczaæ 150 stron maszynopisu. 2. Streszczenia przyjêtych przez organizatorów referatów oraz doniesieñ prezentowanych na ww. Zjazdach nauko- wych, Konferencjach oraz Sympozjach. Streszczenie nie powinno przekraczaæ jednej strony maszynopisu i koñ- czyæ siê nie wiêcej jak trzema pozycjami cytowanego piœmiennictwa. W suplemencie nie bêd¹ publikowane oryginalne prace doœwiadczalne prezentowane na ww. Zjazdach naukowych. Prace te po odpowiednim przygotowaniu, zgodnie z instrukcj¹ dla autorów, mo¿na przesy³aæ do Redakcji Polish Journal of Microbiology (Acta Microbiologica Polonica) lub innego czsopisma naukowego. Autorzy lub zamawiaj¹cy suplement ponosz¹ pe³ny koszt jego opracowania oraz wydania. Mo¿liwy jest druk czterech suplementów rocznie. Poniewa¿ materia³y przeznaczone do suplementu nie s¹ opracowywane oraz nie podle- gaj¹ ocenie Zespo³u Redakcyjnego Postêpów Mikrobiologii, zamawiaj¹cy suplement, tj. osoba upowa¿niona przez Zarz¹d G³ówny Polskiego Towarzystwa Mikrobiologów lub Komitet Mikrobiologii PAN, bierze ca³kowit¹ odpowie- dzialnoœæ za redakcjê oraz wartoœæ merytoryczn¹ suplementu. Wydanie suplementu powinno byæ poprzedzone jego akceptacj¹ przez Zespó³ Redakcyjny Postêpów Mikrobiologii.

Redakcja nie ponosi odpowiedzialnoœci za treœæ reklam i og³oszeñ

Oferta Reklamy

Postêpy Mikrobiologii udostêpni¹ w ka¿dym numerze kilka stron (³¹cznie z wewnêtrznymi stronami ok³adek) reklamie. Pismo nasze dociera co kwarta³ do kilku tysiêcy odbiorców. S¹ wœród nich specjaliœci ró¿nych dziedzin mikrobio- logii, pracuj¹cy jako nauczyciele wy¿szych uczelni, szkó³ œrednich oraz pracownicy naukowi instytutów badawczych, biotechnolodzy oraz lekarze. Du¿¹ grupê naszego pisma stanowi¹ studenci.

Cena og³oszenia czarno-bia³ego wewn¹trz numeru wynosi: 1/2 strony 250,– z³ ca³a strona 500,– z³ Proponujemy równie¿ og³oszenia kolorowe – cena do uzgodnienia.

Teksty opracowanych graficznie reklam proszê sk³adaæ na adres Redakcji Postêpów Mikrobiologii, 02-007 War- szawa, ul. Oczki 3, tel. 628 08 22.