Морская бактерия Vibrio sp. KMM 9700 продуцирует два сульфатированных О-специфических полисахарида
В ходе комплексного исследования, проведённого сотрудниками ТИБОХ ДВО РАН, установлено, что штамм морской протеобактерии Vibrio sp. KMM 9700, ассоциированный с красной водорослью Polysiphonia sp., синтезирует одновременно два структурно различных сульфатированных О-специфических полисахарида. Данный вывод стал результатом сочетанного биоинформатического анализа генома бактерии и структурного исследования выделенных соединений.
Первоначально на основе сравнительной геномики был идентифицирован кластер генов, ответственный за биосинтез О-антигена, в котором обнаружены две независимые пары гликозилтрансферазы и сульфотрансфераза, что позволило предсказать продукцию двух разных сульфатированных полимеров. Последующий химический анализ подтвердили это предположение и позволили полностью расшифровать первичную структуру каждого из них.
Выявлено, что основной полисахарид построен из тетрасахаридных повторяющихся звеньев с чередованием 6-замещённых остатков α-D-глюкопиранозы и 2-замещённых α-L-рамнопиранозы, причём один из рамнозных остатков несёт сульфатную группу в положении O-3 и ацетильный заместитель в положении O-4. Минорный полисахарид, в свою очередь, построен из пентасахаридних повторяющихся звеньев, состоящих исключительно из α-L-рамнопиранозных остатков, среди которых три являются 3-замещёнными и два — 2-замещёнными, при этом сульфатные группы локализованы строго у двух определённых остатков в положениях O-2.
Ни один из описанных полимеров ранее не фигурировал в базах данных бактериальных углеводов, что существенно расширяет известное химическое разнообразие рода Vibrio. Особого внимания заслуживает присутствие сульфатных групп ‒ модификации, сравнительно редко встречающейся у наземных бактерий, но характерной для морских микроорганизмов, поскольку она повышает отрицательный заряд поверхности клетки и, предположительно, участвует в защите от бактериофагов, модуляции адгезии и устойчивости к осмотическому стрессу. Кроме того, один из фрагментов основного полисахарида (→2)-α-L-Rhap3S4Ac-(1→6)-α-D-Glcp-(1→) ранее был обнаружен в капсульном полисахариде другого морского вибриона ‒ V. chaetopteri KMM 8419T.
Совместная экспрессия двух различных сульфатированных О-антигенов в одном штамме представляет собой редкий пример фенотипической гетерогенности поверхностных гликанов у грамотрицательных бактерий. Авторы работы полагают, что такая стратегия может служить адаптивным механизмом, позволяющим бактерии эффективнее взаимодействовать с многокомпонентной средой морской среды и противостоять биотическим и абиотическим факторам. Полученные результаты не только обогащают фундаментальные представления о структурной организации липополисахаридов морских бактерий, но и создают предпосылки для дальнейшего изучения биосинтетических путей и функциональной роли сульфатированных О-антигенов в экологии микробных сообществ. При этом авторы подчёркивают, что биоинформатическое прогнозирование, несмотря на свою информативность, требует обязательного экспериментального подтверждения химическими методами для корректной интерпретации структуры.
Результаты опубликованы в журнале Carbohydrate Research.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России (соглашение № 075-15-2025-467).