TY - JOUR

T1 - A Robust Symbiotic Relationship Between the Ciliate Paramecium multimicronucleatum and the Bacterium Ca. Trichorickettsia Mobilis

AU - Миронов, Тимофей Иванович

AU - Сабанеева, Елена Валентиновна

PY - 2020/11

Y1 - 2020/11

N2 - Тесные взаимодействия между организмами в симбиотических системах легли в основу концепции голобионта, согласно которой хозяин и его микробиом рассматриваются как единое целое. Инфузории известны своей способностью формировать симбиотические ассоциации с прокариотами. Взаимоотношения между партнерами в таких системах варьируют от мутуализма к паразитизму и существенно отличаются по своей прочности. Мы исследовали жизнеспособность инфузории Paramecium multimicronucleatum и ее способность поддерживать симбиотические отношения с внутриядерным эндосимбионтом Ca. Trichorickettsia mobilis (Rickettsiaceae) после обработки антибиотиками с различным механизмом действия, такими как ампициллин, стрептомицин, хлорамфеникол и тетрациклин. Присутствие эндосимбионтов в клетке-хозяине определяли либо путем прижизненных наблюдений с использованием дифференциально-интерференционного контраста, либо путем проведения флуоресцентной гибридизации in situ с видоспецифичным олигонуклеотидным зондом (FISH). Применение антибиотиков, традиционно используемых для лечения риккеттсиозов, тетрациклин и хлорамфеникол, в зависимости от используемой концентрации и клона инфузорий, либо приводило к смерти как зараженных, так и контрольных клеток, либо не влияло на способность хозяина поддерживать своих внутриядерных эндосимбионтов. Выжившие клетки всегда несли в ядре подвижных симбиотических бактерий в макронуклеусе. Обработка стрептомицином никогда не приводила к потере эндосимбионтов ни в одном из четырех инфицированных клонов, и практически все клетки оставались жизнеспособными. Обработка ампициллином никогда не приводила к гибели клетки-хозяина, но вызывала образование филаментозных и неподвижных овальных форм бактерий. Гибридизация in situ и трансмиссионная электронная микроскопия показали, что в условиях повторяющихся обработок ампициллином часть эндосимбионтов выходит из ядра клетки-хозяина в цитоплазму. Покинувшие ядро эндосимбионты локализуются в вакуолях, по-видимому, соответствующих аутофагосомам. Тем не менее бактерии способны персистировать в этом компартменте и, возможно, вызывать рецидив инфекции. Несмотря на то, что общий характер чувствительности трихориккетсий к антибиотикам напоминает таковой других представителей семейства Rickettsiaceae, возбудителей тяжелых заболеваний человека, ни один из примененных в нашем исследовании антибиотиков не позволил получить апосимбиотическую клеточную линию, по-видимому, вследствие чувствительности протистов к тетрациклинам, традиционно использующимся при лечении риккетсиозов. Стабильность данной симбиотической системы позволяет рассматривать ее как хорошую модель для дальнейшей разработки концепции холобионта.

AB - Тесные взаимодействия между организмами в симбиотических системах легли в основу концепции голобионта, согласно которой хозяин и его микробиом рассматриваются как единое целое. Инфузории известны своей способностью формировать симбиотические ассоциации с прокариотами. Взаимоотношения между партнерами в таких системах варьируют от мутуализма к паразитизму и существенно отличаются по своей прочности. Мы исследовали жизнеспособность инфузории Paramecium multimicronucleatum и ее способность поддерживать симбиотические отношения с внутриядерным эндосимбионтом Ca. Trichorickettsia mobilis (Rickettsiaceae) после обработки антибиотиками с различным механизмом действия, такими как ампициллин, стрептомицин, хлорамфеникол и тетрациклин. Присутствие эндосимбионтов в клетке-хозяине определяли либо путем прижизненных наблюдений с использованием дифференциально-интерференционного контраста, либо путем проведения флуоресцентной гибридизации in situ с видоспецифичным олигонуклеотидным зондом (FISH). Применение антибиотиков, традиционно используемых для лечения риккеттсиозов, тетрациклин и хлорамфеникол, в зависимости от используемой концентрации и клона инфузорий, либо приводило к смерти как зараженных, так и контрольных клеток, либо не влияло на способность хозяина поддерживать своих внутриядерных эндосимбионтов. Выжившие клетки всегда несли в ядре подвижных симбиотических бактерий в макронуклеусе. Обработка стрептомицином никогда не приводила к потере эндосимбионтов ни в одном из четырех инфицированных клонов, и практически все клетки оставались жизнеспособными. Обработка ампициллином никогда не приводила к гибели клетки-хозяина, но вызывала образование филаментозных и неподвижных овальных форм бактерий. Гибридизация in situ и трансмиссионная электронная микроскопия показали, что в условиях повторяющихся обработок ампициллином часть эндосимбионтов выходит из ядра клетки-хозяина в цитоплазму. Покинувшие ядро эндосимбионты локализуются в вакуолях, по-видимому, соответствующих аутофагосомам. Тем не менее бактерии способны персистировать в этом компартменте и, возможно, вызывать рецидив инфекции. Несмотря на то, что общий характер чувствительности трихориккетсий к антибиотикам напоминает таковой других представителей семейства Rickettsiaceae, возбудителей тяжелых заболеваний человека, ни один из примененных в нашем исследовании антибиотиков не позволил получить апосимбиотическую клеточную линию, по-видимому, вследствие чувствительности протистов к тетрациклинам, традиционно использующимся при лечении риккетсиозов. Стабильность данной симбиотической системы позволяет рассматривать ее как хорошую модель для дальнейшей разработки концепции холобионта.

KW - эндосимбионты, парамеции, бактерии

U2 - 10.3389/fmicb.2020.603335

DO - 10.3389/fmicb.2020.603335

M3 - Article

JO - Frontiers in Microbiology

JF - Frontiers in Microbiology

SN - 1664-302X

IS - 11

M1 - 603335

ER -