Electro-optical Analysis of the Effects of Bacteriophages on Microbial Cells
Abstract
The effect of the ФАb-Sр7 bacteriophage on the change in the electro-optical (EO) parameters of cell suspensions with respect to 14 strains of bacteria of the genus Azospirillum, 2 strains of the genus Niveispirillum, 2 strains of Escherichia coli, and 2 strains of Pseudomonas putida, as well as Acinetobacter and Nitrospirillum cells was studied. It is shown that the EO analyzer makes it possible to differentiate situations when bacterial cells interact with a specific bacteriophage from control experiments with no such interaction.The registration of a microbial cell infection with a bacteriophage by the EO analysis method serves as an informative parameter of the presence or absence of cell sensitivity to the bacteriophage studied. The obtained results make it possible to determine the criterion for a specific interaction, which consists of a change in the magnitude of the optical signal by not less than ~10% when a certain amount of bacteriophages is added to the suspension of microbial cells.The results are of interest from a practical point of view since they can be used to create a method for rapid assessment of the effects of bacteriophages on microbial cells.
About the Authors
O. I. Guliy
Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Russian Academy of Sciences; Saratov State Vavilov Agrarian University
Russian Federation
Russian Federation
O. A. Karavaeva
Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms, Russian Academy of Sciences
Russian Federation
Russian Federation
O. S. Larionova
Saratov State Vavilov Agrarian University
Russian Federation
Russian Federation
S. V. Larionov
Saratov State Vavilov Agrarian University
Russian Federation
Russian Federation
L. G. Lovtsova
Saratov State Vavilov Agrarian University
Russian Federation
Russian Federation
K. Yu. Uskov
Saratov State Vavilov Agrarian University
Russian Federation
Russian Federation
V. D. Bunin
Elosystems GbR
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Фильчиков М.В., Осмаков Д.И., Логовская Л.В., Сыквлинда H.H., Кадыков В.А., Курочкина Л.П., Месянжинов В.В., Бернал Р.А., Мирошников К.А. Пространственная реконструкция капсида и идентификация поверхностных белков бактериофага SN Pseudomonas aeruginosa электронно-микроскопическими методами. Биооргани-ческая химия 2009; 35: 6: 808-815
2. Abedon S.T., Thomas-Abedon C., Thomas A., Mazure H. Bacteriophage prehistory. Bacteriophage 2011; 1: 3: 174-178.
3. Phage therapy: bacteriophages as antibiotics. Elizabeth Kutter, Evergreen State College, Olympia, WA 98505. Nov. 15, 1997.
4. Летаров А.В., Голомидова А.К., Тарасян К.К. Экологические основы рациональной фаговой терапии. Acta naturae 2010; 2: 1: 66-79.
5. Пименов Н.В., Субботин В.В., Данилевская Н.В. Лечение и профилактика сальмонеллеза голубей и животных зоопарков с использованием фаготерапии и пробиотика. Российский ветеринарный журнал. Мелкие домашние и дикие животные 2013; 6: 6-8
6. Jones J.B., Jackson L.E., Balogh B., Obradovic A., Iriarte F.B., Momol M.T. Bacteriophages for plant disease control. Annual Review of Phytopathology 2007; 45: 245-262.
7. Wittebole X., De Roock S., Opal S.M. A historical overview of bacteriophage therapy as an alternative to antibiotics for the treatment of bacterial pathogens. Virulence 2014; 5: 1: 209-218.
8. Бактериофаги / М.Адамс М.: Медгиз, 1961; 521.
9. Григорьева Т.М., Кузин А.И., Азизбекян P.P. Умеренные фаги Brevibacillus laterosporus. Биотехнология 2007; 4: 18-24
10. Мурадов М., Черкасов Г.В., Ахмедова Д.У., Халмурадов А.Г. Новый умеренный цианофаг NP-1T , лизогенирующий культуры цианобактерий рода Nostoc и Plectonema. Микробиология. 1990; 59: 6: 1038-1045
11. Практическое пособие по бактериофагии / И.М.Габрилович. Мн.: Высшая школа. 1968; 178
12. Васильев ДА, Семанина E.H., Золотухин С.Н., Хайруллин И.Н., Васильева Ю.Б., Шестаков А.Г. Изучение основных биологических свойств бактериофагов Bordetella bronchiseptica, выделенных методом индукции. Вестник Уральской государственной сельскохозяйственной академии. Научно-теоретический журнал. 2011; 1 (13): 59-62
13. Манзенюк О.Ю., Воложанцев H.В., Светоч Э.А. Идентификация бактерий Pseudomonas mallei с помощью бактериофагов Pseudomonas pseudomallei. Микробиология 1994; 63: 3: 537-544
14. Kumar J.S, Dhar B. Morphology and general characteristics of phages specific to Lens culinaris rhizobia. Biol. Fertil. Soils. 2010; 46: 681-687.
15. Гремякова Т.А., Жиленков Е.А., Новиков И.А., Оборотов М.В., Сазонов В.Э., Фомченков В.М. Изучение взаимодействия фагов и микроорганизмов с использованием методов флюориметрии и электроориентационной спектроскопии. Вестник Российской Академии наук 1999; 2: 24-25.
16. Жиленков Е.Л., Шемякин И.Г., Фомченков В.М., Иванов А.Ю., Гаврюшкин А.В., Оборотов М.В. Изучение взаимодействия микобактериофага МТРН11 с клеткой-хозяином на основе электронной микроскопии, флуориметрии и электро-ориентационной спектроскопии. Микробиология 1998; 67: 5: 666-671
17. Balasubramanian S., Sorokulova I., Vodyanoy V., Simonian A. Lytic phage as a specific and selective probe for detection of Staphylococcus aureus - a surface plasmon resonance spectroscopic study. Biosens Bioelectron 2007; 22: 6: 948-955.
18. Li S., Lib Y., Chenb H., Horikawaa S., Shena W., Simoniana A., Bryan A. China. Direct detection of Salmonella typhimurium on fresh produce using phage-based magneto elastic biosensors. Biosens Bioelectron 2010; 26: 4: 1313-1319.
19. Guliy O.I., Ignatov O.V., Shchyogolev S.Yu., Bunin V.D., Ignatov V.V. Quantitative determination of organophosphorus aromatic nitro insecticides by using electric-field cell orientation in microbial suspensions. Anal Chem Acta 2002; 462: 2: 165-177.
20. Гулий О.И., Матора Л.Ю., Бурыгин Г.Л., Дыкман Л.А., Игнатов В.В., Игнатов О.В. Электрооптические свойства микробных суспензий при взаимодействии клеток с антителами различной специфичности. Прикладная биохимия и микробиология 2010; 46: 1: 69-72
21. Гулий О. И., Бунин В. Д., Игнатов О. В. Метод электрооптического анализа для регистрации воздействия антибиотиков на микробные клетки. Антибиотики и химиотер 2016; 61: 3-4: 3-13
22. Bertani G. Studies on lysogenesis. The mode of phage liberation by lysogenic Escherichia coli. J Bactertol 1951; 62: 293-300.
23. Макарихина С.С., Гулий О.И., Соколов О.И., Буров А.М., Павлий С.А., Сивко О.Н., Володин Д.Ю., Игнатов О.В. Выделение и характеристика бактериофага Azospirillum lipoferum штамма Sp 59b. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Химия. Биология. Экология. 2013; 13: 2: 56-61.
24. Smith G.P., Scott J.K. Libraries of peptides and proteins displayed on filamentous phage. Methods in enzymology 1993; 217: 228.
25. Золотухин С.Н. Создание и разработка схем применения диагностических биопрепаратов на основе выделенных и изученных бактериофагов энтеробактерий: дис.. докт. биол. наук. Ульяновск, 2007; 322.
26. . Электрофизический анализ и разделение клеток / А.И.Мирошников, В.М.Фомченков, А.Ю.Иванов. М.: Наука, 1986; 185
27. Bunin V.D., Voloshin A.G. Determination of cell structures, electrophysical parameters, and cell population heterogeneity. Journal Colloid Interface Science 1996; 180: 1: 122-126.
28. Микробиология с техникой микробиологических исследований / А.С.Лабинская М.: Медицина, 1978; 394.
29. Shchyogolev S.Yu., Khlebtsov N.G., Bunin V.D., Sirota A.I., Bogatyrjov V.A. Inverse problems in spectroturbidimetry of biological disperse systems with random and ordered particle orientation. Proc SPIE 1994; 2082: 167-176.
30. Гулий О.И., Караваева О.А., Великов В.А., Соколов О.И., Павлий С.А., Ларионова О.С., Буров А.М., Игнатов О.В. Исследование адсорбции бактериофага ФАb-Sp7 на клеточной поверхности Azospirillum brasilense Sp7. Вопросы вирусологии 2016; 1: 45-48.
31. Lin S.Y., Hameed A., Shen F.T., Liu Y.C., Hsu Y.H., Shahina M., Lai W.A., Young C.C. Description of Niveispirillum fermenti gen. nov., sp. nov., isolated from a fermentor in Taiwan, transfer of Azospirillum irakense (1989) as Niveispirillum irakense comb. nov., and reclassification of Azospirillum amazonense (1983) as Nitrospirillum amazonense gen. nov. Antonie van Leeuwenhoek 2014; 105: 6: 1149-1162.
32. Click E.M., Webster R.E. Filamentous phage infection: required interactions with the TolA protein. J Bacteriol 1997; 179: 20: 6464-6471.
Review
For citations:
Guliy O.I., Karavaeva O.A., Larionova O.S., Larionov S.V., Lovtsova L.G., Uskov K.Yu., Bunin V.D. Electro-optical Analysis of the Effects of Bacteriophages on Microbial Cells. Antibiot Khimioter = Antibiotics and Chemotherapy. 2018;63(1-2):14-23. (In Russ.)
Views:
332
Email this article 