Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1043710.32607/20758251-2016-8-2-24-34ReviewsОбзорыResearch ArticleMycoplasmas and Their Antibiotic Resistance: The Problems and Prospects in Controlling InfectionsМикоплазмы и их устойчивость к антибиотикам: проблемы и перспективы контроля микоплазменных инфекций и контаминаций клеточных культурChernovaO. A.ЧерноваO. A.
Russian Federation
chernov@mail.knc.ruMedvedevaE. S.МедведеваE. С.
Russian Federation
chernov@mail.knc.ruMouzykantovA. A.МузыкантовA. A.
Russian Federation
chernov@mail.knc.ruBaranovaN. B.БарановаН. Б.
Russian Federation
chernov@mail.knc.ruChernovV. M.ЧерновВ. M.
Russian Federation
chernov@mail.knc.ruKazan (Volga Region) Federal UniversityКазанский институт биохимии и биофизики Казанского научного центра РАНКазанский (Приволжский) федеральный университетKazan (Volga Region) Federal UniversityКазанский (Приволжский) федеральный университетКазанский институт биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН1506201682VOL 8, NO2 (2016)ТОМ 8, №2 (2016)243417012020Copyright ©; 2016, Chernova O.A., Medvedeva E.S., Mouzykantov A.A., Baranova N.B., Chernov V.M.Copyright ©; 2016, Чернова O.A., Медведева E.С., Музыкантов A.A., Баранова Н.Б., Чернов В.M.2016Chernova O.A., Medvedeva E.S., Mouzykantov A.A., Baranova N.B., Chernov V.M.Чернова O.A., Медведева E.С., Музыкантов A.A., Баранова Н.Б., Чернов В.M.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10437

The present review discusses the problem of controlling mycoplasmas (class Mollicutes), the smallest of self-replicating prokaryotes, parasites of higher eukaryotes, and main contaminants of cell cultures and vaccines. Possible mechanisms for the rapid development of resistance to antimicrobial drugs in mycoplasmas have been analyzed. Omics technologies provide new opportunities for investigating the molecular basis of bacterial adaptation to stress factors and identifying resistomes, the total of all genes and their products contributing to antibiotic resistance in microbes. The data obtained using an integrated approach with post-genomics methods show that antibiotic resistance may be caused by more complex processes than has been believed heretofore. The development of antibiotic resistance in mycoplasmas is associated with essential changes in the genome, proteome, and secretome profiles, which involve many genes and proteins related to fundamental cellular processes and virulence.

Обзор посвящен проблеме контроля микоплазм (класс Mollicutes) - мельчайших из способных к самостоятельной репликации прокариот, паразитов высших организмов, основных контаминантов клеточных культур и вакцинных препаратов. Обсуждаются возможные механизмы быстрого развития устойчивости микоплазм к антимикробным препаратам. Появление омиксных технологий определило новые подходы к изучению молекулярно-генетических основ адаптации бактерий к стрессовым условиям и выявялению резистомов - совокупности всех генов и их продуктов, которые принимают участие в формировании резистентности микроорганизмов к антимикробным препаратам. С применением постгеномных методов получены данные, указывающие на то, что устойчивость бактерий к антимикробным препаратам может определяться более сложными процессами, чем предполагалось. Развитие резистентности микоплазм к антибактериальным препаратам ассоциировано с существенными изменениями секреции, а также геномного и протеомного профилей, которые затрагивают многие гены и белки, участвующие в различных клеточных процессах и бактериальной патогенности.

mycoplasmasantibiotic resistance mechanismsomics technologiesbacterial resistomeбактериальный резистоммикоплазмымеханизмы резистентности к антибиотикамомиксные технологииThis work was carried out as part of the competitiveness facilitation program at Kazan (Volga Region) Federal University of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation. This study was performed using the equipment of the Interdisciplinary Collective Use Center of the Kazan Federal University Center with state financial support from the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (ID RFMEFI59414X0003), as well as the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 14-04-00883a, 15-44-02594).Работа выполнена в рамках Программы повышения конкурентоспособности Казанского (Приволжского) федерального университета Министерства образования и науки РФ. Данное исследование выполнено с использованием оборудования Междисциплинарного центра коллективного пользования Казанского федерального университета при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России (ID RFMEFI59414X0003), а также РФФИ (гранты № 14-04-00883а, 15-44-02594).[1] Nikfarjam L., Farzaneh P. // Cell J. (Yakhteh). 2012, V.13, P.203-212[2] Rottem S., Kornspan J.D., Kosower N.S. // Biomedical Tissue Culture. InTech, 2012, url http://www.intechopen.com/ books/biomedical-tissue-culture, P.248[3] Chernov V.M., Chernova O.A., Sanchez-Vega J.T., Kolpakov A.I., Il’inskaya O.N. // Acta Naturae. 2014, V.6, №3, P.41-51[4] Uphoff C.C., Drexler H.G. // Curr. Protoc. Mol. Biol. 2014, V.106, P.28.5.1-28.5.12[5] Waites K.B., Lysnyansky I., Bebear C.M. // Emerging antimicrobial resistance in mycoplasmas of humans and animals. In: Mollicutes: molecular biology and pathogenesis. UK: Caister Acad. Press 2014, P.350[6] Muzykantov A.A., Baranova N.B., Medvedeva E.S., Grigor’eva T.Y., Chernova O.A., Chernov V.M. // Rep. Biochem. Biophys. 2014, V.455, №1, P.43-48[7] Chernov V.M., Chernova O.A., Medvedeva E.S., Mouzykantov A.A., Ponomareva A.A., Shaymardanova G.F., Gorshkov O.V., Trushin M.V. // J. Proteomics. 2011, V.4, P.2920-2936[8] Chernov V.M., Chernova O.A., Mouzykantov A.A., Efimova I.R., Shaymardanova G.F., Medvedeva E.S., Trushin M.V. // ScientificWorldJournal. 2011, V.11, P.1120-1130[9] Chernov V.M., Chernova O.A., Mouzykantov A.A., Baranova N.B., Gorshkov O.V., Trushin M.V., Nesterova T.N., Ponomareva A.A. // ScientificWorldJournal. 2012, Article ID 315474, P.6[10] Vanyushkina A.A., Fisunov G.Y., Gorbachev A.Y., Kamashev D.E., Govorun V.M. // PLoS One. 2014, V.9(3), e89312[11] Mazin P.V., Fisunov G.Y., Gorbachev A.Y., Kapitskaya K.Y., Altukhov I.A., Semashko T.A., Alexeev D.G., Govorun V.M. // Nucleic Acids Research 2014, V.42(21), P.13254-13268[12] Citti C., Blanchard A. // Trends Microbiol. 2013, V.21, P.196-203[13] Güell O., Sagués F., Serrano M.Á. // Sci. Rep. 2012, V.2, P.621[14] Lazarev V.N. // Acta Naturae. 2009, V.1, №1, P.121-123[15] Béven L., Wróblewski H. // Res. Microbiol. 1997, V.148, №2, P.163-175[16] Borth W.B., Jones V.P., Ullman D.E., Hu J.S. // Antimicrob. Agents Chemother. 2001, V.45, №6, P.1894-1895[17] Béven L., Castano S., Dufourcq J., Wieslander A., Wróblewski H. // Eur. J. Biochem. 2003, V.270, №10, P.2207-2217[18] Lazarev V.N., Stipkovits L., Biro J., Miklodi D., Shkarupeta M.M., Titova G.A., Akopian T.A., Govorun V.M. // Microbes Infect. 2004, V.6, №6, P.536-541[19] Fehri L.F., Sirand-Pugnet P., Gourgues G., Jan G., Wróblewski H., Blanchard A. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005, V.49, №10, P.4154-4165[20] Park H.J., Kang K.M., Dybvig K., Lee B.L., Jung Y.W., Lee I.H. // FEBS Lett. 2013, V.587, №20, P.3321-3326[21] Shelton C.L., Raffel F.K., Beatty W.L., Johnson S.M., Mason K.M. // PLoS Pathog. 2011, V.7, e1002360[22] van Veen H.W., Konings W.N. // Biochim. Biophys. Acta. 1998, V.1365, P.31-36[23] Paulsen I.T., Nguyen L., Sliwinski M.K., Rabus R., Saier M.H. // J. Mol. Biol. 2000, V.301, P.75-100[24] Raherison S., Gonzalez P., Renaudin H., Charron A., Bébéar C., Bébéar C.M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2005, V.49, P.421-424[25] Piddock L.J. // Clin. Microbiol. Rev. 2006, V.19, P.382-402[26] Martinez J.L., Sánchez M.B., Martínez-Solano L., Hernandez A., Garmendia L., Fajardo A., Alvarez-Ortega C. // FEMS Microbiol. Rev. 2009, V.33, P.430-449[27] Pereyre S., Gonzalez P., De Barbeyrac B., Darnige A., Renaudin H., Charron A., Raherison S., Bébéar C., Bébéar C.M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2002, V.46, P.3142-3150[28] Antunes N.T., Assunção P., Poveda J.B., Tavío M.M. // Vet. J. 2015, V.204, P.327-332[29] Lu C., Ye T., Zhu G., Feng P., Ma H., Lu R., Lai W. // Curr. Microbiol. 2010, V.61, P.44-49[30] Duffy L.B., Crabb D., Searcey K., Kempf M.C., Duffy L. // J. Antimicrob. Chemother. 2000, V.45, P.29-33[31] Bartlett J.G. // Clin. Infect. Dis. 2008, V.47, S3, P.S232-S236[32] Nguyen F., Starosta A.L., Arenz S., Sohmen D., Dönhöfer A., Wilson D.N. // Biol. Chem. 2014, V.395, P.559-575[33] Chopra I., Roberts M. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2001, V.65, №2, P.232-260[34] Thaker M., Spanogiannopoulos P., Wright G.D. // Cell Mol. Life Sci. 2010, V.67, P.419-431[35] Dai M., Lu J., Wang Y., Liu Z., Yuan Z. // J. Microbiol. 2012, V.50, №5, P.807-812[36] Sullivan B.A., Gentry T., Karthikeyan R. // J. Appl. Microbiol. 2013, V.115, P.774-785[37] Pinto T.C., Costa N.S., Corrêa A.B., de Oliveira I.C., de Mattos M.C., Rosado A.S., Benchetrit L.C. // Braz. J. Microbiol. 2014, V.45, №3, P.785-789[38] Jahan M., Zhanel G.G., Sparling R., Holley R.A. // Int. J. Food Microbiol. 2015, V.199, P.78-85[39] Taraskina A.E., Savicheva A.M., Akopian T.A., Soroka A.E., Momynaliev K.T., Govorun V.M. // Bull. Exp. Biol. Med. 2002, V.134, №1, P.60-63[40] Shen X., Yang H., Yu S., Yao K., Wang Y., Yuan L., Yang Y. // Microb. Drug Resist. 2008, V.14, P.155-161[41] Bebear C.M., Kempf I. // Mycoplasmas: molecular biology pathogenicity and strategies for control. // UK: Horizon Bioscience 2005, P.535-569[42] Dégrange S., Renaudin H., Charron A., Pereyre S., Bébéar C., Bébéar C.M. // J. Antimicrob. Chemother. 2008, V.61, №6, P.1390-1392[43] Schelonka R.L., Waites K.B. // Semin. Perinatol. 2007, V.31, P.2-9[44] Lerner U., Amrama E., Ayling R.D., Mikula I., Gerchman I., Harrus S., Teff D., Yogev D., Lysnyansky I. // Vet. Microbiol. 2013, V.168, P.365-371[45] Meyer Sauteur P.M., van Rossum A.M., Vink C. // Curr. Opin. Infect. Dis. 2014, V.27, P.220-227[46] Spuesens E.B., Meyer Sauteur P.M., Vink C., van Rossum A.M. // J. Infect. 2014, V.69, S1, P.S42-S46[47] Gautier-Bouchardon A.V., Ferré S., Le Grand D., Paoli A., Gay E., Poumarat F. // PLoS One. 2014, V.9, e87672[48] Leclercq R. // Clin. Infect. Dis. 2002, V.34, №4, P.482-492[49] Alekshun M.N., Levy S.B. // Cell. 2007, V.128, №6, P.1037-1050[50] Lysnyansky I., Gerchman I., Flaminio B., Catania S. // Microb. Drug Resist. 2015. V. 3. [Epub ahead of print]. 2015, V.3[51] Paterna A., Sánchez A., Gómez-Martín A., Corrales J.C., De la Fe C., Contreras A., Amores J. // J. Dairy Sci. 2013, V.96, №11, P.7073-7076[52] Wang Q.Y., Li R.H., Zheng L.Q., Shang X.H. // J. Microbiol. Immunol. Infect. 2014, pii: S1684-1182(14)00118-2[53] Couldwell D.L., Lewis D.A. // Infect. Drug Resist. 2015, V.8, P.147-161[54] Fàbrega A., Madurga S., Giralt E., Vila J. // Microb. Biotechnol. 2009, V.2, P.40-61[55] Redgrave L.S., Sutton S.B., Webber M.A., Piddock L.J.V. // Trends Microbiol. 2014, V.22, P.438-445[56] Meng D.Y., Sun C.J., Yu J.B., Ma J., Xue W.C. // Braz. J. Microbiol. 2014, V.45, P.239-242[57] Bébéar C.M., de Barbeyrac B., Pereyre S., Renaudin H., Clerc M., Bébéar C. // Clin. Microbiol. Infect. 2008, V.14, P.801-805[58] Govorun V.M., Gushchin A.E., Ladygina V.G., Abramycheva N.Yu., Topol Yu.Yu. // Mol. Gen. Mikrobiol. Virusol. 1998, V.3, P.16-19[59] Li L., Weimin S., Zhang K., Tang X., Guo N., Shen F., Xing M., Liua L., Yuan P., Shi Q., Liang J., Yu L. // Iranian J. Pharm. Res. 2012, V.11, P.1111-1119[60] Kikuchi M., Ito S., Yasuda M., Tsuchiya T., Hatazaki K., Takanashi M., Ezaki T., Deguchi T. // J. Antimicrob. Chemother. 2014, V.69, P.2376-2382[61] Engberg J., Aarestrup F.M., Taylor D.E., Gerner-Smidt P., Nachamkin I. // Emerging Infect. Dis. 2001, V.7, №1, P.24-34[62] de Jong A., Stephan B., Silley P. // J. Appl. Microbiol. 2011, V.112, P.239-245[63] Kong L.C., Gao D., Gao Y.H., Liu S.M., Ma H.X. // J. Vet. Med. Sci. 2014, V.76, №12, P.1655-1657[64] Dybvig K., Voelker L.L. // Annu. Rev. Microbiol. 1996, V.50, P.25-57[65] Delaney N.F., Balenger S., Bonneaud C., Marx C.J., Hill G.E., Ferguson-Noe N., Tsai P., Rodrigo A., Edwards S.V. // PLoS Genet. 2012, V.8(2), e1002511[66] Beeton M.L., Chalker V.J., Kotecha S., Spiller O.B. // Antimicrob. Agents Chemother. 2009, V.64, P.529-538[67] Manning A.J., Kuehn M.J. // BMC Microbiol. 2011, V.11, P.258[68] Schrempf H., Koebsch I., Walter S., Engelhardt H., Meschke H. // Microb. Biotechnol. 2011, V.4, P.286-299[69] Schertzer J.W., Whiteley M. // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2013, V.23, P.118-130[70] Kulkarni H.M., Swamy Ch.V.B., Jagannadham M.V. // J. Proteome Res. 2014, V.13, P.1345-1358[71] Medvedeva E.S., Baranova N.B., Mouzykantov A.A., Grigorieva T.Y., Davydova M.N., Trushin M.V., Chernova O.A., Chernov V.M. // Scientific World Journal. 2014, 150615[72] Chattopadhyay M.K., Jagannadham M.V. // Front. Microbiol. 2015, V.6, P.758[73] Kulp A., Kuehn M.J. // Annu. Rev. Microbiol. 2010, V.64, P.163-184[74] Deatherage B.L., Cookson B.T. // Infect. Immun. 2012, V.80, P.1948-1957[75] Kim J.H., Lee J., Park J., Gho Y.S. // Semin. Cell. Dev. Biol. 2015, V.40, P.97-104[76] Kadurugamuwa J.L., Beveridge T.J. // Journal of Bacteriology 1996, V.178, P.2767-2774[77] Manning A.J., Kuehn M.J. // J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2013, V.23, P.131-141[78] Lee J., Lee E.Y., Kim S.H., Kim D.K., Park K.S., Kim K.P., Kim Y.K., Roh T.Y., Gho Y.S. // Antimicrob. Agents Chemother. 2013, V.57, P.2589-2595[79] Bonnington K.E., Kuehn M.J. // Biochim. Biophys. Acta. 2014, V.1843, P.1612-1619[80] Park A.J., Suretteand M.D., Khursigara C.M. // Front. Microbiol. 2014, V.5, P.464[81] Medvedeva E.S., Baranova N.B., Muzykantov A.A., Grigor’eva T.Yu., Davydova M.N., Chernova O.A., Chernov V.M. // Rep. Biochem. Biophys. 2014, V.454, №1, P.34-37[82] Mashburn-Warren L., Howe J., Brandenburg K., Whiteley M. // Journal of Bacteriology 2009, V.191, P.3411-3414[83] Vidakovics M.L., Jendholm J., Mörgelin M., Månsson A., Larsson C., Cardell L.O., Riesbeck K. // 2010, V.6, e1000724[84] Rumbo C., Fernández-Moreira E., Merino M., Poza M., Mendez J.A., Soares N.C., Mosquera A., Chaves F., Bou G. // Antimicrob. Agents Chemother. 2011, V.55, P.3084-3090[85] D’Costa V.M., McGrann K.M., Hughes D.W., Wright G.D. // Science. 2006, V.311, №5759, P.374-377[86] Wright G.D. // Handb. Exp. Pharmacol. 2012, V.211, P.13-30[87] Cox G., Wright G.D. // Int. J. Med. Microbiol. 2013, V.303, P.287-292[88] Gillings M.R. // Front. Microbiol. 2013, V.4, P.4[89] Perry J.A., Westman E.L., Wright G.D. // Curr. Opin. Microbiol. 2014, V.21, P.45-50[90] Breidenstein E.B.M., Khaira B.K., Wiegand I., Overhage J., Hancock R.E.W. // Antimicrob. Agents Chemother. 2008, V.52, №12, P.4486-4491[91] Fajardo A., Martínez-Martín N., Mercadillo M., Galán J.C., Ghysels B., Matthijs S., Cornelis P., Wiehlmann L., Tümmler B., Baquero F. // PLoS One. 2008, V.3, e1619[92] Girgis H.S., Hottes A.K., Tavazoie S. // PLoS One. 2009, V.4, e5629[93] Alvarez-Ortega C., Wiegand I., Olivares J., Hancock R.E., Martínez J.L. // Antimicrob. Agents Chemother. 2010, V.54, №10, P.4159-4167[94] Poirel L., Bonnin R.A., Nordmann P. // Antimicrob. Agents Chemother. 2011, V.55, P.4224-4229[95] Peleg A.Y., Miyakis S., Ward D.V., Earl A.M., Rubio A., Cameron D.R., Pillai S., Moellering Jr. R.C., Eliopoulos G.M. // PLoS One. 2012, V.7, e28316[96] Su H.-C., Khatun J., Kanavy D.M., Giddings M.C. // Microbial. Drug Resistance. 2013, V.19, P.428-436[97] Tan S.Y., Chua S.L., Liu Y., Høiby N., Andersen L.P., Givskov M., Song Z., Yang L. // Genome Biol. Evol. 2013, V.5, P.807-818[98] Hu Y., Zhu Y., Ma Y., Liu F., Lu N., Yang X., Luan C., Yi Y., Zhu B. // Antimicrob. Agents Chemother. 2015, V.59, P.1152-1161[99] Sánchez M.B. // Front. Microbiol. 2015, V.6, P.658[100] Ilina E.N., Shitikov E.A., Ikryannikova L.N., Alekseev D.G., Kamashev D.E., Malakhova M.V., Parfenova T.V., Afanas’ev M.V., Ischenko D.S., Bazaleev N.A. // PLoS One. 2013, V.8, e56577[101] Zhu L., Yan Z., Zhang Z., Zhou Q., Zhou J., Wakeland E.K., Fang X., Xuan Z., Shen D., Li Q.Z. // PLoS One. 2013, V.8, e66584[102] Petty N.K., Ben Zakour N.L., Stanton-Cook M., Skippington E., Totsika M., Forde B.M., Phan M.D., Gomes Moriel D., Peters K.M., Davies M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014, V.111, P.5694-5699[103] Coldham N.G., Randall L.P., Piddock L.J., Woodward M.J. // J. Antimicrob. Chemother. 2006, V.58, №6, P.1145-1153[104] Madeira A., Santos P.M., Coutinho C.P., Pinto-de-Oliveira A., Sá-Correia I. // Proteomics. 2011, V.11, P.1313-1328[105] Medvedeva E.S., Davydova M.N., Muzykantov A.A., Baranova N.B., Grigor’eva T.Yu., Sinyagina M.N., Bulygina E.A., Chernova O.A., Chernov V.M. // Rep. Biochem. Biophys. 2016, V.466, №1, P.23-27[106] Tiwari V., Vashistt J., Kapil A., Moganty R.R. // PLoS One. 2012, V.7, e39451[107] Liu X., Hu Y., Pai P.J., Chen D., Lam H. // J. Proteome Res. 2014, V.13, №3, P.1223-1233[108] Himmelreich R., Hilbert H., Plagens H., Pirkl E., Li B.C., Herrmann R. // Nucleic Acids Research 1996, V.24, P.4420-4449[109] Perry J.A., Wright G.D. // Bioessays. 2014, V.36, P.1179-1184