Point mutation in the Virbrio cholerae O139 cef (CHO cell elongating factor) gene alters the substrate specificity of its product

Abstract

Sequencing of the cef (CHO cell elongating factor) gene of Vibrio cholerae serogroup O139 revealed one nucleotide substitution (T to C at nucleotide 2015) as compared to cef of classical V. cholerae O1 and two substitutions (GT to AC at nucleotides 2014-2015) as compared to cef of V. cholerae O1 El Tor. A comparative bioinformatic analysis showed that the substitution determines a threonine residue in position 672 of the Cef protein, while this position is occupied by an isoleucine residue in the classical strains and a valine residue in the El Tor strains. The latter two amino acids are hydrophobic, while threonine is hydro philic, having a polar R group. The nonsynonymous substitution affects the predicted secondary and, prob ably, tertiary structures of the Cef O139 protein and explained our previous finding that the protein fails to degrade tributyrin, while retaining the tweenase activity spectrum and all other characteristics. It cannot be excluded that the inability of Cef O139 to cleave triglycerides, along with other genetic specifics, contribute to the fact that the O139 serogroup has been supplanted from a dominating position in etiology of cholera by the El Tor biotype. The nucleotide sequence of the V. cholerae O139 cef gene and the deduced amino acid sequence of its product are reported for the first time and were deposited in GenBank under accession nos. JF499787 and AEC04822.1, respectively.

Variability of cef Genes in Toxigenic and Non-Toxigenic Vibrio cholerae O1 Strains

“…результаты Blast-поиска в имеющихся на сегодняшний день в NCBI завершенных и «черновых» геномах по-казали, что данная аллель наиболее распростране-на среди штаммов эль тор. следует отметить, что е1 почти полностью идентична cefC классических штаммов: как показано ранее, разница между ними состояла в единственной SNP G/A-2014, привед-шей к синонимичной замене остатка изолейцина (I) в сefC на остаток валина (V) в сefE1 в позиции 672, однако это никак не повлияло на биохимиче-скую и биологическую активность продукта [3,7]. такую же аллель содержали классические штаммы, найденные в NCBI: ATCC 14035 (JHXR01000002), м-29 (астрахань, 1942, JFGR01000001), RC27 (индонезия, 1991, ADAI01000039), 95412 (мексика, 1997, APFM01000042).…”

“…такую же аллель содержали классические штаммы, найденные в NCBI: ATCC 14035 (JHXR01000002), м-29 (астрахань, 1942, JFGR01000001), RC27 (индонезия, 1991, ADAI01000039), 95412 (мексика, 1997, APFM01000042). кроме того, в cef классиче-ского штамма 569в выявлена дополнительная SNP -а/с-2267 с соответствующей несинонимичной за-меной гистидина (н) на пролин (р) в позиции 756. по-видимому, эта SNP не является значимой, по-скольку активность продукта клонированного гена cef 569в ничем не отличалась от таковой cefE1 [3]. кроме того, аллель cefC присутствовала и у отдель-ных штаммов, обозначенных как эль тор: ATCC 11629 (LOSM01000001) и 5/66 (пакистан, 1966, JREO01000002).…”

“…среди них вы-явлено четыре новых, ранее не описанных аллели, две из которых оказались уникальными. принимая во внимание установленный нами ранее факт изме-нения субстратной специфичности Cef V. cholerae O139 вследствие единственной точковой мутации в его гене [3], мы не исключаем, что продукты разных аллелей cefE также могут различаться по биохими-ческой и биологической активностям, с которыми связана способность вибрионов как к персистенции в разных экологических нишах, так и к проявлению патогенных свойств, что требует экспериментальной проверки, которая покажет, представляют ли штам-мы с той или иной аллелью этого гена реальную угрозу здоровью населения. конфликт интересов.…”

“…к числу таких факторов относится, в частности, Cef (CHO cell elongating factor) -белок с молекулярной массой около 84 кда, состоящий из 796 аминокис-лотных остатков (аа), кодируемый геном в составе малой хромосомы. помимо давшей название этому фактору цитотонической активности по отноше-нию к культурам клеток и диареегенной на моде-ли мышей-сосунков, сопровождающимися серьез-ными нарушениями ультраструктуры клеток, он способен гидролизовать p-нитрофениловые эфиры жирных кислот, твины и трибутирин [1,2,3,6,7]. в молекуле Cef идентифицировано несколько функ-циональных доменов: домен куница, свойственный ингибиторам протеаз; лейциновая молния, обеспе-чивающая формирование димерной структуры бел-ков; домен альфа-бета-гидролаз (а/bH) с входящим в его состав консервативным субстрат-связывающим мотивом GHSLG; перекрывающийся с а/bH домен LIP.…”

“…ранее нами прове-ден биоинформационный анализ генов и белков Cef нескольких холерогенных штаммов о1 и о139 се-рогрупп и показана его высокая консервативность. вместе с тем установлено, что даже единственная нуклеотидная замена (SNP) в гене cef V. cholerae O139 привела к изменению спектра субстратной специфичности его продукта [3]. поскольку CTX -штаммам свойственна значительно большая гене-тическая изменчивость по сравнению с CTX + , мы допускали, что в их геномах могут присутствовать и измененные гены cef, продукты которых могли приобрести свойства, существенные для реализа-ции как патогенетического, так и персистентного потенциала.…”