БИОХИМИЯ, 2020, том 85, вып. 9, с. 1256 - 1273

УДК 612.015.1:579.8

ЛИПОКСИГЕНАЗЫ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ МОГУТ

УЧАСТВОВАТЬ В МЕЖКЛЕТОЧНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

И ПОДАВЛЕНИИ ИММУННОГО ОТВЕТА*

Г.Ф. Куракин¹**, А.М. Самоукина², Н.А. Потапова^3,4

¹ Тверской государственный медицинский университет Минздрава России,

кафедра биохимии с курсом клинической лабораторной диагностики,

170100 Тверь, Россия; электронная почта: kurackin)georgy@yandex.ru

² Тверской государственный медицинский университет Минздрава России,

кафедра микробиологии и вирусологии с курсом иммунологии,

170100 Тверь, Россия; электронная почта: anna_samoukina@mail.ru

³ Институт проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН,

127051 Москва, Россия; электронная почта: nadezhdalpotapova@gmail.com

⁴ Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,

факультет биоинженерии и биоинформатики, 119234 Москва, Россия

Поступила в редакцию 19.06.2020

После доработки 22.07.2020

Принята к публикации 22.07.2020

Липоксигеназы распространены в организмах животных, растений и грибов, где вовлечены в широкий

круг процессов межклеточной сигнализации. Ранее было установлено присутствие липоксигеназ у ряда

бактерий и простейших, но их биологическое значение остаётся неясным. Также было выдвинуто несколь$

ко не имеющих экспериментального подтверждения гипотез об их функции. Целью нашей работы стал

эволюционный и таксономический анализ бактериальных и протозойных липоксигеназ для оценки их

функции с применением биоинформатических методов. Мы выполнили поиск последовательностей ли$

поксигеназ с использованием BLAST, построили филогенетические деревья и сети и проанализировали по$

лученные данные. Наши результаты поддерживают гипотезу об участии липоксигеназ в образовании мно$

гоклеточных структур у микроорганизмов и их возможном эволюционном значении в происхождении мно$

гоклеточности. Помимо этого, мы нашли подтверждение связи липоксигеназ с подавлением иммунного

ответа хозяина паразитическими и симбиотическими бактериями, в том числе опасными оппортунисти$

ческими патогенами.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: липоксигеназы, бактерии, простейшие, биоинформатика, филогенетика, сигнализа$

ция, многоклеточность, оппортунистические патогены.

DOI: 10.31857/S0320972520090067

ВВЕДЕНИЕ

Основным субстратом липоксигеназ позво$

ночных является арахидоновая кислота. Их про$

Липоксигеназы - это ферменты, катализую$

дукты - лейкотриены, гидрокси$ и оксоэйкоза$

щие окисление полиненасыщенных жирных

тетраеновые кислоты и липоксины - регулиру$

кислот (ПНЖК) с образованием гидроперокси$

ют воспалительную реакцию, а также апоптоз

дов [1]. Они представлены семейством белков с

клеток, функцию тромбоцитов и развитие опу$

консервативной среди эукариот структурой. В

холи [4-8].

их активном сайте содержится негемовое желе$

Продукты липоксигеназной реакции у расте$

зо или редко марганец [2]. Липоксигеназы ши$

ний также участвуют в ответе на повреждение и

роко распространены у животных, растений и

атаку патогенными микроорганизмами [9-11].

грибов [3, 4], выполняя идентичную функцию:

Наиболее известными являются жасмонаты -

синтезируемые ими окисленные производные

циклические оксилипины, структурно напоми$

ПНЖК, оксилипины, являются биологически

нающие простагландины животных и обладаю$

активными веществами.

щие выраженной гормональной активностью

[10].

* Первоначально английский вариант рукописи опубли$

Помимо высших растений, липоксигеназы

кован на сайте «Biochemistry» (Moscow) http://protein.bio.

msu.ru/biokhimiya, в рубрике «Papers in Press», BM20$168,

присутствуют у водорослей и мхов. Предполага$

03.09.2020.

ется, что у бурых водорослей по липоксигеназ$

** Адресат для корреспонденции.

ному пути синтезируются феромоны, осущест$

1256

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1257

вляющие химическую аттракцию между мужс$

ны с противовоспалительным и локальным им$

кой и женской гаметами [12]. У мхов липоксиге$

муносупрессивным действием. На основании

назный путь, по всей видимости, необходим для

этого предполагается, что P. aeruginosa исполь$

нормального развития [13].

зует липоксигеназу для подавления иммунитета

Наиболее интересной особенностью липок$

хозяина [19, 20]. В последнее время также поя$

сигеназного пути грибов является присутствие

вились данные, что другой изофермент её ли$

марганцевых липоксигеназ (MnLOX), содержа$

поксигеназы запускает ферроптоз бронхиально$

щих в активном центре вместо иона железа ион

го эпителия, расщепляя фосфолипиды клетки$

марганца. Предполагается их функция как фак$

хозяина [23].

тора инвазии, а также в обеспечении чувства

При этом Horn et al. особо отмечают, что у

кворума и смены формы у диморфных грибов

большинства бактерий, патогенных для челове$

[12].

ка, липоксигеназы не обнаружены. В частности,

Таким образом, у многоклеточных организ$

отмечается их отсутствие у стафилококков,

мов липоксигеназы вовлечены преимуществен$

стрептококков, микобактерий туберкулёза и

но в процессы межклеточной коммуникации, а

лепры, холерного вибриона, Legionella pneu)

также в процесс антимикробной защиты и мик$

mophila, Helicobacter pylori, Klebsiella pneumoniae

робной агрессии.

[14]. Авторы делают вывод, что для реализации

В связи с этим важным представляется факт

патогенности у этих бактерий липоксигеназы не

наличия липоксигеназ у ряда бактерий и прос$

являются необходимыми [14].

тейших. Методами молекулярной генетики и

В работе Goloshchapova et al. [24] наиболее

биоинформатики было установлено присут$

полно суммированы существующие гипотезы о

ствие липоксигеназ в 0,5% секвенированных ге$

функции бактериальных липоксигеназ:

номов бактерий (по состоянию на 2015 г.) [14].

а) межклеточная сигнализация

- такая

Лишь немногие из этих ферментов изучены in

функция постулируется для P. aeruginosa и пред$

vitro: липоксигеназы двух цианобактерий рода

полагается для миксобактерий, демонстрирую$

Nostoc [15, 16], одной цианобактерии рода

щих сложные социальные паттерны поведения;

Anabaena [17], миксобактерии Myxococcus xan)

б) инвазивный рост и разрушение клеточных

thus [18] и псевдомонады Pseudomonas aeruginosa

мембран патогеном - такой механизм предпо$

[19, 20]. Из числа простейших последователь$

лагается для P. aeruginosa;

ность липоксигеназы описана только у слизеви$

в) уклонение от иммунного ответа - такая

ка Dictyostelium discoideum [3]. При этом на сегод$

стратегия обсуждалась выше на примере P.

няшний день функции бактериальных и прото$

aeruginosa;

зойных липоксигеназ остаются малоизученны$

г) липоксигеназа как сенсор кислорода - та$

ми [2, 14, 21].

кая функция предполагается для липоксигеназы

Наибольший объём данных по распростра$

P. aeruginosa на основе её низкой аффинности к

нённости липоксигеназ у бактерий суммирован

кислороду;

в обзоре Horn et al. [14], однако не проведено де$

д) детоксикация ПНЖК, опасных для мно$

тализированного исследования связи их нали$

гих бактерий.

чия с экофизиологией соответствующих орга$

Однако в упомянутой работе не приводятся

низмов. В указанном обзоре отмечена высокая

экспериментальные данные в поддержку той

встречаемость липоксигеназ у нитрифицирую$

или иной гипотезы.

щих бактерий и выдвинуто предположение об

Оптимальным решением в условиях недос$

их связи с метаболизмом азота [14, 22]. Упомя$

татка экспериментальных данных является фи$

нута также высокая распространённость липок$

логенетическое и таксономическое профилиро$

сигеназ у цианобактерий и сделана попытка

вание бактериальных и протозойных липокси$

эволюционно связать этот факт с «Кислородной

геназ и сравнение полученных профилей с лите$

катастрофой» (Great Oxidation Event), вызван$

ратурными данными об экофизиологии соответ$

ной их активностью [14]. Однако биохимичес$

ствующих организмов. Однако на сегодняшний

кие механизмы такой связи остаются не вполне

день объём таких работ недостаточен.

ясными.

В обзоре Horn et al. [14] приводится только

Больше всего функциональных данных на$

таксономический профиль на уровне типа, что

коплено по липоксигеназе опасного опортунис$

не позволяет найти ассоциации с экофизиоло$

тического и нозокомиального патогена - сине$

гией. Hansen et al. [25] провели филогенетичес$

гнойной палочки (P. aeruginosa). Её фермент, ве$

кое профилирование бактериальных липоксиге$

роятно, действует как фактор патогенности. Бы$

наз, однако они сравнивали свои результаты с

ло обнаружено, что он способен синтезировать

биохимическими, а с не экофизиологическими

из жирных кислот организма$хозяина липокси$

данными.

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1258

КУРАКИН и др.

Целью нашей работы стало установление

ректированный показатель встречаемости для

связи филогенетического и таксономического

каждого порядка.

распределения липоксигеназ бактерий и прос$

тейших с их экофизиологическими особеннос$

Встречаемость = (Число родов с липоксигеназами/

тями.

/Число предсказанных протеомов) × 100

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Количество предсказанных протеомов оце$

нивали по базе данных UniProt, учитывали толь$

Поиск вероятных последовательностей ли$

ко невырожденные протеомы. Такая формула

поксигеназ проводился с помощью программы

нивелирует влияние различий в количестве дос$

BLAST [26] в базах UniProt (https://www.uniprot.

тупных геномов/протеомов.

org/blast/) [27] и NCBI (https://blast.ncbi.nlm.

Множественные выравнивания строили с

nih.gov/Blast.cgi). Мы использовали две базы

помощью доступной онлайн программы MAFFT

для снижения вероятности ложноотрицатель$

v. 7 (https://mafft.cbrc.jp/alignment/server/) [33,

ного результата. Основной поиск среди бакте$

34] по алгоритму с итеративным уточнением

рий проводили в базе данных UniProt, уточняю$

FFT$NS$i [35], последовательности с большим

щий поиск - в NCBI. Для эукариот основной

количеством инсерций и делеций удаляли ин$

поиск проводили в NCBI, уточняющий - в

тегрированным с MAFFT v. 7 сервером MaxAlign

UniProt. Использование различных баз для бак$

[36]. Филогенетические деревья строили в прог$

терий и простейших связано с тем, что BLAST

раммах MAFFT методом объединения соседей и

UniProt более оптимальна для визуального

MEGA [37] - методом минимальной эволюции.

контроля большого количества выравниваний

В обоих случаях использовали консервативные

(более 500 - для бактерий), в то время как NCBI

сайты и Пуассоновскую модель замен. Для тес$

оптимальна для прицельного поиска среди от$

тирования узлов дерева использовали бутстрэп$

носительно небольшого числа последователь$

метод с 500 повторениями. Визуализация и ана$

ностей (что имело место для простейших).

лиз филогенетических деревьев проводили в

В качестве запросов использовали последо$

доступной онлайн среде iTOL (https://itol.embl.

вательности липоксигеназ из базы данных

de/) [38].

Swiss$Prot, максимально удалённые филогене$

В дополнение к деревьям мы строили и изу$

тически: арахидонат$12$липоксигеназа челове$

чали филогенетические сети. Для их построения

ка (UniProt ID: P18054) [28], марганцевая ли$

и визуализации использовали программу

поксигеназа гриба Gaeumannomyces graminis

SplitsTree [39]. Деревья и сети строили как для

(UniProt ID: Q8X151) [29] и линолеат$9/13$ли$

всего набора обнаруженных липоксигеназ, так и

поксигеназа бактерии P. aeruginosa (UniProt ID:

выборочно для некоторых групп с целью более

Q8RNT4) [30].

детального анализа.

Функциональная активность обнаруженных

белков была определена косвенным методом по

наличию консервативного липоксигеназного

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

домена, которое проверялось с помощью он$

лайн$сервиса Batch$CD$Search [31] с использо$

Таксономическое распределение липоксигеназ

ванием базы данных CDD [32] и пороговой ве$

поддерживает гипотезу об их связи с межклеточ>

личины E 0,01. При сомнительном результате

ной сигнализацией. Таксономическое распреде$

BLAST (значение E близко к единице) также

ление липоксигеназ на уровне типов, в целом,

вручную проверяли наличие консервативных

соответствовало работе Horn et al. [14]. Однако

металлсвязывающих остатков.

мы провели более детальный анализ на уровне

На дальнейших этапах анализа использовали

порядков. Липоксигеназы оказались наиболее

только последовательности, имеющие в своей

распространены у представителей порядков

структуре липоксигеназный домен и консерва$

Oscillatoriales (20,93), Myxococcales (16,87) и

тивные металлсвязывающие остатки. Их нали$

Nostocales (14,29) (рис. 1). Порядки Oscillatoriales

чие позволяет с высокой вероятностью предпо$

и Nostocales объединяют цианобактерии с нит$

лагать функциональную активность этих бел$

чатой морфологией, Myxococcales - бактерии,

ков, поэтому в дальнейшем они будут упоми$

образующие плодовые тела. Среди цианобакте$

наться как липоксигеназы и считаться таковы$

рий липоксигеназы таксономически распреде$

ми.

лены следующим образом: Oscillatoriales

С целью таксономического анализа распро$

(20,93) > Nostocales (14,29) > Synechococcales

странённости липоксигеназ рассчитывали скор$

(6,67) > Chroococcales (4,49), т.е. более представ$

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1259

Рис. 1. Встречаемость липоксигеназ в различных порядках бактерий. Изображение получено с использованием R Studio

(версия 1.2.1335)

лены у многоклеточных цианобактерий, чем у

одноклеточных. Это приводит к предположе$

нию, что у бактерий липоксигеназы ассоцииро$

ваны с образованием многоклеточных структур.

Для простейших расчёт встречаемости с

поправкой на протеомы затруднителен из$за

малого количества доступных данных. По не$

скорректированному показателю липоксигена$

зы наиболее распространены в таксонах

Oomycota (12 видов и 5 родов) и Mycetozoa (7 ви$

дов и 6 родов) (рис. 2). Для первого характерно

образование грибоподобных мицелиальных

форм, представители второго иначе называются

слизевиками и образуют многоклеточные струк$

туры истинных плазмодиев или псевдоплазмо$

диев и плодовых тел. В остальных группах прос$

тейших липоксигеназы присутствуют у 1-2 ви$

дов. Такая картина также согласуется с предпо$

ложением о связи липоксигеназ и многоклеточ$

ности. Дополнительную информацию предста$

вил филогенетический анализ.

Филогенетический анализ показывает тесную

Рис. 2. Распространённость липоксигеназ у простейших

эволюционную связь липоксигеназ и многоклеточ>

(показатели не скорректированы на число доступных про$

ности. На филогенетических деревьях и в фило$

теомов). Изображение получено с использованием R Studio

генетической сети липоксигеназы цианобакте$

(версия 1.2.1335)

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1260

КУРАКИН и др.

Рис. 3. Филогенетическая сеть для всех проанализированных липоксигеназ. Изображение построено с использованием

программы SplitsTree [39]

рий образуют два крупных обособленных клас$

ти только одним кластером или отдельными

тера, на рисунках обозначенные как «цианобак$

ветвями, причём все эти ответвления тяготеют к

териальный кластер 1» и «цианобактериальный

одному из двух цианобактериальных кластеров.

кластер 2». Наиболее чётко они прослеживаются

Сегмент дерева между кластерами резко обед$

в филогенетической сети (рис. 3) и в деревьях,

нен отходящими ветвями, а в консенсусном де$

построенных методом минимальной эволюции

реве вообще их не имеет. Это приводит к пред$

(рис. 4). Обнаружение их разными методами де$

положению, что липоксигеназы впервые воз$

лает вероятной их монофилию, несмотря на до$

никли у цианобактерий и впоследствии (уже

вольно низкую бутстрэп$поддержку (не более

после дупликации гена липоксигеназы у их об$

59). Кроме того, таксономическая структура

щего предка) были заимствованы остальными

кластеров в значительной степени перекрывает$

группами путём горизонтального переноса. В

ся, а приблизительно 15-20% видов и штаммов в

филогенетической сети отражением этого про$

обоих из них совпадает. Такая ситуация может

цесса является отхождение обоих кластеров циа$

наблюдаться, если кластеры происходят из од$

нобактерий из центра сети, в то время как ос$

ного общего предка, изначально обладавшего

тальные группы большей частью объединены в

двумя изоферментами липоксигеназы.

два сетеобразных кластера на периферии цент$

Остальные таксономические группы - как

рального узла.

бактериальные, так и эукариотические - пред$

Наличие двух цианобактериальных класте$

ставлены на деревьях и в филогенетической се$ ров является основным отличием наших резуль$

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1261

татов от результатов Hansen et al. [25]. В постро$

теобактериальной группе). Первый из них (мик$

енных ими деревьях фигурирует только один

собактериальный кластер 1) имеет монофилети$

кластер цианобактерий, по разные стороны от

ческий характер с бутстрэп$поддержкой 100 и

которого располагаются две большие группы

включает в себя максимальное количество ро$

протеобактерий, в то время как в построенных

дов, тем самым являясь вероятным кандидатом

нами деревьях и сетях присутствуют два класте$

на происхождение от общего предка миксобак$

ра цианобактерий. Это можно объяснить мень$

терий. Следует отметить, что в деревьях он

шим количеством исследованных цианобакте$

представлен длинной ветвью, а в сети практи$

риальных последовательностей у Hansen et al.

чески равноудалён от обоих цианобактериаль$

(29 против >500 - в нашем исследовании) [25],

ных кластеров, т.е. дистанция между ним и циа$

что либо не позволило обнаружить второй клас$

нобактериями велика.

тер, либо привело к группировке всех цианобак$

Миксобактериальный кластер 2 не имеет

териальных липоксигеназ в один кластер.

единого предкового узла и состоит, как мини$

Тем не менее в наших деревьях аналогично

мум, из двух групп общего происхождения, от$

можно выделить две группы протеобактериаль$

ходящих от ствола цианобактериального клас$

ных липоксигеназ, располагающихся по разные

тера 2. В некоторых деревьях он разбивается на

стороны от цианобактериальных кластеров.

большее количество стволов. В филогенетичес$

Каждая из протеобактериальных групп тяготеет

кой сети он обособлен и тесно соседствует с циа$

к одному из цианобактериальных кластеров.

нобактериальным кластером 2, однако это гово$

Липоксигеназы миксобактерий также фор$

рит лишь о филогенетической близости этих

мируют два кластера (по одному в каждой про$ двух кластеров.

Рис. 4. Исходное филогенетическое дерево для всех проанализированных липоксигеназ, построенное методом минималь$

ной эволюции в программе MEGA [37]. Уровни бутстрэп$поддержки представлены толщиной линий. Изображение полу$

чено с использованием сервера iTOL [38]

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1262

КУРАКИН и др.

При этом миксобактериальные кластеры,

терии не находятся в тесном родстве с циано$

как и цианобактериальные, перекрываются по

бактериями). Кроме того, из такой гипотезы

таксономическому составу, и часть штаммов в

следовало бы наличие липоксигеназ у последне$

них совпадает. Это приводит к вопросу о том, у

го общего предка бактерий с утратой их большин$

какой из этих таксономических групп (циано$

ством ныне живущих таксонов, что сомнитель$

бактерии или миксобактерии) липоксигеназы

но.

появились впервые, а какая заимствовала их пу$

Для решения данного вопроса мы проанали$

тём горизонтального переноса? Существует тре$

зировали деревья, на которых представлены толь$

тий вариант, при котором оба таксона унаследо$

ко миксобактерии и цианобактерии (рис. 5, а).

вали липоксигеназы от общего предка, однако

Мы обнаружили, что миксобактериальный

он представляется маловероятным: топология

кластер 1 (самый объёмный) имеет сестринскую

деревьев и сети не отражает филогении основ$

группу цианобактериальных липоксигеназ с

ных таксонов бактерий (в частности миксобак$

бутстрэп$поддержкой 100. Данная группа не

Рис. 5. а - Филогенетическое дерево, прицельно отображающее филогенетические отношения липоксигеназ цианобак$

терий и миксобактерий (метод ближайшего соседа, программа MAFFT [33, 34]). Оомицеты использованы в качестве

внешней группы. Уровни бутстрэп$поддержки представлены толщиной линий. Ввиду отображения дополнительных

групп цианобактериальные кластеры чётко не выделяются, в то время как кластеры миксобактерий по$прежнему узнава$

емы. Изображение получено с помощью сервера iTOL [38]

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1263

отображена на деревьях для всего набора дан$

Она состоит в возникновении липоксигеназы у

ных, так как удалена при выравнивании прог$

общего предка цианобактерий и в горизонталь$

раммой MaxAlign. Аналогично данный кластер

ном переносе к миксобактериям обоих её изо$

располагается в филогенетической сети для той

ферментов. Возможно, сначала произошёл од$

же самой подвыборки (рис. 5, б). В силу этого

нократный перенос первого изофермента к об$

маловероятен горизонтальный перенос липок$

щему предку миксобактерий, давший начало

сигеназ от общего предка миксобактерий к циа$

миксобактериальном кластеру 1. Далее последо$

нобактериям - скорее следует предположить

вал множественный перенос второго изофер$

прямой или опосредованный перенос от циано$

мента к миксобактериям после разделения их на

бактерий к миксобактериям.

несколько ветвей, что отражается в наших моде$

Миксобактериальный кластер 2 во всех де$

лях как миксобактериальный кластер 2.

ревьях представлен несколькими стволами, что

В построенных нами деревьях ветви, образо$

приводит к наиболее «экономной» гипотезе. ванные эукариотами, тяготели к цианобактери$

Рис. 5. б - Филогенетическая сеть для липоксигеназ миксобактерий и цианобактерий. Как и на рис. 5, а, миксобактери$

альный кластер 1 имеет сестринскую группу цианобактерий. Также более чётко визуализируется миксобактериальный

кластер 2. Изображение построено с использованием программы SplitsTree [39]

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1264

КУРАКИН и др.

альному кластеру 1, но нет более детальных дан$

бутстрэп$поддержкой 100, однако последова$

ных об их эволюционных отношениях. Тополо$

тельность простостелиевого слизевика Plano)

гия их варьировалась в разных деревьях, но они

protostelium fungivorum оказывается за его преде$

нигде не образовывали монофилетического

лами, их происхождение неясно.

кластера. В филогенетической сети они исходят

Самой интересной находкой является тесная

из одного сетеобразного кластера, однако это

филогенетическая связь между липоксигеназа$

может быть следствием притяжения длинных

ми животных и миксобактериальным кластером

ветвей. Таким образом, эукариоты, возможно,

1 (рис. 6). Эти две группы в построенных деревь$

получили свои липоксигеназы в результате не$

ях имеют общего предка с бутстрэп$поддержкой

скольких последовательных событий горизон$

до 76, при этом липоксигеназы животных не

тального переноса генов.

кластеризуются с другими эукариотами. В фи$

Мы построили дерево для выборки эукариот

логенетической сети миксобактериальный

и миксобактерий кластера 1. В нём прослежива$

кластер 1 находится внутри сетеобразного клас$

ется общее происхождение липоксигеназ ооми$

тера эукариот. Такая тесная связь позволяет

цет и марганцевых липоксигеназ грибов

предположить либо горизонтальный перенос

(бутстрэп$поддержка 93) (рис. 6). Это особенно

липоксигеназ к миксобактериям от животных,

интересно в контексте сходной жизненной фор$

либо обратный процесс.

мы и экологии этих организмов. Также уверенно

В реконструированной нами эволюционной

можно говорить о происхождении липоксигеназ

истории крупные кластеры липоксигеназ ока$

растений и зелёных водорослей от общего пред$

зываются связаны с многоклеточными жизнен$

ка (бутстрэп$поддержка 95), что ожидаемо с био$

ными формами организмов. Такая тенденция

логических позиций. Можно предположить

прослеживается начиная с возникновения фер$

близкое родство липоксигеназ инфузорий

мента у общего предка представленных в анали$

Oxytrichia trifallax и Stylonichia lemnae и липокси$

зе цианобактерий: скорее всего, он был много$

геназ диктиостелиевых слизевиков (Dictyostelio)

клеточным [40, 41]. Паттерн распределения ли$

mycetes) (бутстрэп$поддержка 63,6). Последние

поксигеназ у его многоклеточных и одноклеточ$

также образуют монофилетический кластер с

ных потомков аналогичен распространению ре$

Рис. 6. Филогенетическое дерево, прицельно отображающее филогенетические отношения липоксигеназ эукариот и мик$

собактерий кластера 1 (метод минимальной эволюции, программа MEGA [37], визуализация в iTOL [38]). Цианобактерии

использованы как внешняя группа, величины бутстрэп$поддержки представлены толщиной линий

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1265

Встречаемость липоксигеназы у бактерий - паразитов и симбионтов

Порядок

Виды

Burkholderiales

Variovorax sp. YR752, V. sp. YR750, V. sp. SCN 67)85, V. sp. Root434, V. sp. Root411, V. sp. PDC80,

V. sp. EL159, V. sp. CF313, V. sp. 770b2, V. sp. 54

Variovorax paradoxus, V. guangxiensis, V. gossypii, Pelomonas sp. Root1237, P. sp. Root1217, Massilia namu)

cuonensis, Duganella sp. HH105, Burkholderia cepacia, B. ubonensis, B. gladioli, B. singularis, B. pyrrocinia,

B. anthina, B. thailandensis, B. stagnalis, B. sp. MSHR3999, B. sp. Bp9126, B. sp. Bp9125, B. sp. Bp9002,

Acidovorax cavernicola, [Pseudomonas] mesoacidophila

Corynebacteriales

Nocardia seriolae, Nocardia pseudobrasiliensis, N. altamirensis, Mycobacteroides abscessus, Rhodococcus

erythropolis, Rhodococcus sp. C1)24, Rhodococcus sp. 66b

Enterobacterales

Yersinia nurmii, Pluralibacter gergoviae, Photorhabdus temperata, Kosakonia sp. AG348, K. sacchari,

Enterobacter cloacae, Enterococcus faecium, Cedecea lapagei, Klebsiella pneumoniae

Holosporales

Candidatus Finniella inopinata

Lactobacillles

Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis

Nitrospinae/

Candidatus Entotheonella palauensis

Tectomicrobia group

Oceanospirillales

Ketobacter sp., K. alkanivorans, Gynuella sunshinyii, Endozoicomonas numazuensis

Bermanella sp. 47_1433_sub80_T6

Oligoflexales

Pseudobacteriovorax antillogorgiicola, Oligoflexus tunisiensis

Pseudomonadales

Pseudomonas sp. RW410, P. sp. MWU13)2625, P. sp. MWU12)2534b, P. sp. HMSC065H01,

P. sp. HMSC059F05, P. aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Acinetobacter baumannii

Pseudonocardiales

Kutzneria sp. 744, K. buriramensis, K. albida, Amycolatopsis xylanica, Pseudonocardia acaciae

Streptomycetales

Streptacidiphilus albus

Vibrionales

Vibrio sp. vnigr)6D03, V. quintilis, V. vulnificus, V. penaeicida, Photobacterium proteolyticum, P. profundum,

P. marinum, P. indicum, P. frigidiphilum, Grimontia sp. AD028, G. marina, Grimontia indica, G. celer,

Enterovibrio norvegicus, Enterovibrio coralii, E. calviensis, Enterovibrio nigricans

Примечание: красным цветом выделены бактерии - оппортунистические патогены человека, зелёным - патогены и сим$

бионты растений, синим - паразиты и симбионты животных, оранжевым выделены бактерии, несущие молекулярные

признаки оппортунистической патогенности. Виды, выделенные двумя цветами, выполняют две экологические функ$

ции. На сером фоне даны названия бактерий, для которых экофизиология на сегодняшний день не описана. Название ро$

да в квадратных скобках обозначает недавнюю реклассификацию.

гуляторов, необходимых для дифференцировки

Немногочисленные экспериментальные дан$

[41]: высокая встречаемость у многоклеточных

ные по функции липоксигеназ микроорганиз$

форм и низкая - у одноклеточных.

мов могут служить дополнительным подтверж$

Предполагаемый нами эволюционный путь

дением этой гипотезы. Даже не образующая

липоксигеназ следует за появлением многокле$

многоклеточные структуры P. aeruginosa исполь$

точности в различных таксонах. Как таксономи$

зует оксилипины как медиаторы чувства квору$

чески, так и филогенетически липоксигеназы

ма [42], у образующего многоклеточные струк$

связаны с образованием многоклеточных струк$

туры M. xanthus продукты липоксигеназы усили$

тур. Так как у «истинных» многоклеточных орга$

вают дёргающуюся (twitching) подвижность [43].

низмов липоксигеназы задействованы в межкле$

У мутантного по гену липоксигеназы Dictyo)

точной сигнализации, можно предположить, что

stelium discoideum, относящегося к Mycetozoa,

они выполняют аналогичную функцию у бакте$

нарушена кульминационная фаза формирова$

рий и простейших, образующих многоклеточ$

ния плодового тела [44].

ные формы. Таким образом, наши данные под$

Таксономическое распределение липоксиге>

держивают гипотезу о связи бактериальных и

наз поддерживает гипотезу об их участии в сигна>

протозойных липоксигеназ с межклеточной сиг$

лизации «бактерия-хозяин». Помимо циано$

нализацией (гипотеза (а), «Введение»).

бактерий, миксобактерий и некоторых эукари$

9 БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1266

КУРАКИН и др.

от, крупные кластеры образуют только липок$

группу преимущественно оппортунистических

сигеназы сфингобактерий (Sphingomonadales)

патогенов Klebsiella)Enterobacter)Serratia. Её вы$

и представители порядка Burkholderiales. Ос$

сокая внебольничная патогенность считается

тальные липоксигеназы встречаются споради$

исключительной чертой и следствием наличия

чески у отдельных представителей рода, семей$

массивной полисахаридной капсулы [45].

ства или порядка. В филогенетических деревь$

Таким образом, спорадическая встречае$

ях они образуют одиночные ветви или образу$

мость липоксигеназ оказывается связана с пато$

ют небольшие таксономически гетерогенные

генностью, но не со специфическими высоко$

кластеры. В дальнейшем мы будем говорить о

патогенными видами (что большей частью сог$

такой ситуации как о спорадической встречае$

ласуется с результатами обзора Horn et al. [14]).

мости.

Липоксигеназы более характерны для бактерий

Ниже будет показано, что представители по$

с ослабленной патогенностью, поражающих

рядка Burkholderiales обладают экофизиологи$

только иммунокомпрометированных хозяев.

ческими свойствами, общими со спорадически

Особенно чётко это наблюдается на примере B.

встречающимися обладателями липоксигеназ,

thailandensis (обладателя липоксигеназы), близ$

поэтому будут рассматриваться вместе с ними.

кородственной возбудителю мелиоидоза

Многие бактерии из данной группы пато$

Burkholderia pseudomallei (лишённой липоксиге$

генны (таблица). Множественные последова$

назы), но отличающейся от неё существенно бо$

тельности липоксигеназ были обнаружены у

лее низкой вирулентностью [62]. В тот же самый

P. aeruginosa, что согласуется с эксперименталь$

тренд укладывается наличие липоксигеназы у

ными данными. Мы обнаружили липоксигена$

условно$патогенных Burkholderia, но отсутствие

зы у многих других бактерий со сходным про$

у возбудителя сапа Burkholderia mallei и возбуди$

филем патогенности. Почти все они являются

теля мелиоидоза B. pseudomallei.

оппортунистическими или нозокомиальными

Среди выявленных обладателей липоксиге$

патогенами и сравнительно редко вызывают

назы встречаются не только оппортунистичес$

внебольничные инфекции у иммунокомпетент$

кие патогены, но и бактерии, ассоциированные

ных лиц. Обнаруженные обладатели липокси$

с животными или растениями. Они могут про$

геназ способны поражать многие органы, одна$

являть себя и как патогены, и как симбионты.

ко для большинства из них наиболее характер$

Обладатели липоксигеназы с симбиотическими

ны хирургические инфекции кожи и мягких

функциями обычно специализированы на опре$

тканей, поражение лёгких (у пациентов, страда$

делённом круге хозяев. Виды, ассоциированные

ющих сопутствующей лёгочной патологией),

с растениями, зачастую являются стимулирую$

сепсис, инфицирование катетеров [45-50]. Для

щими рост (growth$promoting) или биоконт$

них также характерна резистентность к антибио$

рольными агентами. Таковы Rhodococcus 66b

тикам.

[63], Variovorax paradoxus [64, 65], Gynuella sun)

Среди этой группы бактерий присутствуют

shinyii [66] и Pseudomonas fluorescens (может пора$

как широко известные оппортунистические па$

жать человека, но это не характерно для неё и

тогены (P. aeruginosa, Acinetobacter baumannii

происходит редко) [46, 67, 68].

[51], Enterobacter cloacae [52]), так и «новые»

Патогенные представители, наоборот, пора$

(emerging) возбудители с аналогичными свой$

жают и растения, и человека. Яркие примеры та$

ствами. К числу последних относятся такие

ких бактерий - B. gladioli, Burkholderia cepacia

бактерии, как Nocardia pseudobrasiliensis [53],

[50] и сама P. aeruginosa, также являющаяся фи$

Rhodococcus erythropolis [54], и такой яркий

топатогеном и поражающая широкий круг хозя$

представитель, как недавно описанная Cedecea

ев [69, 70]. Таким образом, патогенные обладате$

lapagei [55, 56]. К ним же относятся некоторые

ли липоксигеназы являются так называемыми

представители рода Burkholderia: B. stagnalis и B.

межцарственными патогенами (cross$kingdom

singularis, которые были впервые выделены из

pathogens). По данной группе патогенов написан

респираторных образцов [57, 58], Burkholderia

подробный обзор [71], где рассматриваются мо$

gladioli, ранее известная как патоген растений и

лекулярные предпосылки для таких свойств. Для

недавно описанная как возбудитель инфекций

человека межцарственные патогены обычно яв$

у человека [59-61], и Burkholderia thailandensis

ляются возбудителями оппортунистических или

[62].

нозокомиальных инфекций в связи с тем, что их

Как и в обзоре Horn et al. [14], мы не обнару$

факторы патогенности, хорошо функционирую$

жили липоксигеназ у специфических облигат$

щие в организме растений, не могут в полной

ных патогенов. [14]. Единственное различие ка$

мере преодолеть действие защитных систем ор$

сается K. pneumoniae, у которой мы обнаружили

ганизма человека [71, 72]. Возможно, липоксиге$

липоксигеназу. Однако эта бактерия входит в

наза является ещё одним типичным фактором

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1267

вирулентности, предрасполагающим к «межцар$

наблюдаются как симбиотические, так и пара$

ственному перескоку» (cross$kingdom host jump)

зитические стратегии. Это делает более вероят$

и оппортунистической патогенности.

ной гипотезу (в) из «Введения» - уклонение от

Обнаружение липоксигеназ у бактерий со

иммунного ответа, чем гипотезу (б), связанную

сходными патогенными свойствами поддержи$

с инвазивным ростом: подавление иммунитета

вает гипотезы об их связи с вирулентностью.

хозяина необходимо и симбионту, и патогену, в

Большинство описанных выше бактерий рас$

то время как симбионт не нуждается в факторах

смотрены как аналоги P. aeruginosa, липоксиге$

инвазивного роста.

наза которой охарактеризована как фактор ук$

Филогенетические данные поддерживают

лонения от иммунного ответа. Полученные на$

предположение о связи липоксигеназ с симбиозом

ми данные позволяют распространить это пред$

и патогенностью. Липоксигеназы некоторых ус$

положение на многие другие виды. Таким обра$

ловно$патогенных бактерий образуют на фило$

зом, данные о распространенности липоксиге$

генетических деревьях и в сети кластер из близ$

наз согласуются с гипотезой об их участии в ин$

кородственных последовательностей, отличаю$

вазии (гипотезы (б) и (в), «Введение»).

щихся лишь единичными аминокислотными за$

Это предположение также можно распрост$

менами. Бутстрэп$поддержка данного кластера

ранить на некоторые обладающие липоксигена$

равна 100. Большая часть последовательностей в

зой бактерии, экофизиология которых пока не

нём принадлежит P. aeruginosa, поэтому мы наз$

описана. У таких видов обнаружены генные или

вали его «группа P. aeruginosa». Помимо упомя$

белковые последовательности, свидетельствую$

нутого вида эта группа включает в себя липок$

щие в пользу возможной условной патогенности

сигеназы опасных внутригоспитальных патоге$

или переноса генов вирулентности от возбуди$

нов: Streptococcus dysgalactiae, K. pneumoniae, E.

телей оппортунистических инфекций. К ним

cloacae, A. baumannii, а также липоксигеназу

относятся:

P. fluorescens.

1) Grimontia indica, обладающая набором

Вследствие малого числа различий между

факторов вирулентности, «урезанным» по срав$

последовательностями группы P. aeruginosa фи$

нению с типовым патогенным видом Grimontia

логенетические отношения внутри неё неясны

hollisae, что может рассматриваться как молеку$

(рис. 7): бутстрэп$поддержка большинства уз$

лярный признак условной патогенности [73];

лов филогенетического дерева крайне низка (30

2) Oligoflexus tunisiensis, имеющий ген RND$

и менее). На фоне этого выделяются листья, об$

насоса, на 67% сходный с генами мультилекар$

разуемые липоксигеназами S. dysgalactiae,

ственной резистентности Achromobacter xylosoox)

K. pneumoniae, E. cloacae, P. fluorescens и одной

idans и P. aeruginosa [74];

из липоксигеназ A. baumannii - вместе с сестрин$

3) оказавшиеся в группе P. aeruginosa псевдо$

скими последовательностями P. aeruginosa они

монады с неясной видовой принадлежностью:

отходят от узлов с относительно высокой

Pseudomonas sp. HMSC059F05, Pseudomonas sp.

бутстрэп$поддержкой (>65%). Это свидетель$

HMSC065H01 и Pseudomonas sp. RW410; по на$

ствует о совсем недавних (по эволюционным

шим собственным результатам, полученным

меркам) горизонтальных переносах гена липок$

при поиске BLAST, экзотоксин А и эластаза этих

сигеназы от P. aeruginosa к другим внутригоспи$

штаммов обнаруживают высокую степень иден$

тальным патогенам. Таким образом, липоксиге$

тичности таковым у P. aeruginosa (99,5% и бо$

наза может распространяться между патогена$

лее).

ми также, как гены резистентности к антибио$

Ассоциированные с животными обладатели

тикам (следует отметить, что резистентность к

липоксигеназ в основном связаны с морскими

антибиотикам и наличие липоксигеназы чаще

видами. Так, Endozoicomonas numazuensis [75] и

всего сочетаются у патогенов из нашего спис$

Candidatus Entotheonella palauensis [76] являются

ка).

симбионтами губок, Pseudobacteriovorax antillo)

Дополнительным подтверждением связи ли$

gorgiicola [77] и Enterovibrio coralii [78] выделены

поксигеназ и патогенеза/симбиоза служит тот

из кораллов, Enterovibrio nigricans

[79] и

факт, что сама группа P. aeruginosa расположена

Enterovibrio norvegicus [80] - из кишечника рыб.

внутри клады, образованной патогенными и

Nocardia seriolae охарактеризована как возбуди$

симбиотическими представителями порядка

тель нокардиоза рыб [81].

Burkholderiales (рис. 8). В этой же кладе находят$

Один из ассоциированных с животными

ся патогенные представители рода Nocardia.

видов, Photorhabdus temperata, является одновре$

Бутстрэп$поддержка узла в основании клады

менно симбионтом энтомопатогенной немато$

составляет

- в дереве, построенном в

ды и патогеном для её хозяев [82]. В целом, сре$

MAFFT, и более 99 - в дереве, построенном в

ди рассмотренных обладателей липоксигеназы

программе MEGA. Скорее всего, наличие этой

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1269

клады отражает события горизонтального пере$

о связи с патогенностью. С одной стороны,

носа гена липоксигеназы от одной патоген$

Phytophthora имеет грибоподобное строение, а

ной/симбиотической бактерии к другой.

плазмодиофоровые слизевики образуют синци$

Мы также провели дополнительное филоге$

тиальный плазмодий, что можно рассматривать

нетическое исследование липоксигеназы «ново$

как тенденцию к многоклеточности. С другой

го» (emerging) нозокомиального патогена

стороны, представители обоих таксонов - фи$

C. lapagei. Ввиду большого количества инсерций

топатогенны. Вопрос, какую конкретно роль

и делеций удалось изучить только один изофер$

выполняет липоксигеназа у данных организмов,

мент. Двумя методами (построением филогене$

пока остаётся открытым.

тического дерева методом минимальной эволю$

ции и построением филогенетической сети)

В начале работы был суммирован ряд имею$

удалось показать, что её липоксигеназа тесно

щихся в настоящее время гипотез о функцио$

родственна липоксигеназе другого нозокоми$

нальном значении бактериальных и протозой$

ального патогена Pluralibacter gergoviae. Это со$

ных липоксигеназ. Мы провели биоинформати$

ответствует предположению о липоксигеназе,

ческий анализ с целью найти подтверждение ка$

как о горизонтально переносимом факторе ви$

ким$либо из них.

рулентности, и демонстрирует эволюционную

Результаты обработки таксономических дан$

связь липоксигеназ и патогенности.

ных, реконструкции эволюционных деревьев и

Заключительные положения и нерешённые

сетей согласуются с двумя из рассмотренных

проблемы. При поиске в BLAST с теми же запро$

предположений - о связи с многоклеточностью

сами, что для бактерий и простейших, не уда$

и межклеточной сигнализацией (гипотеза (а) во

лось обнаружить липоксигеназ у архей. Это сог$

«Введении») и о подавлении иммунного ответа

ласуется с данными Horn et al. [14] и объяснимо

хозяина паразитом или симбионтом (гипотеза

с биохимических позиций: липоксигеназный

(в) во «Введении»).

путь начинается с фосфолипазы A₂, расщепляю$

Первая из гипотез имеет эволюционное зна$

щей фосфолипиды цитоплазматической мем$

чение. Появление липоксигеназ у организмов с

браны, что невозможно у архей в связи с иным

примитивной межклеточной кооперацией и

строением мембраны. Этот факт также согласу$

дифференцировкой может означать их участие в

ется с нашим сценарием возникновения липок$

самом происхождении многоклеточности. Вы$

сигеназ у бактерий (а именно - цианобактерий)

яснение конкретных механизмов сигнального

и заимствования её эукариотами.

действия продуктов липоксигеназ требует даль$

К сожалению, многие бактерии, которые, по

нейших исследований.

результатам нашего исследования, обладают ли$

Механизм сигнализации между царствами

поксигеназой, были открыты лишь в последнее

для подавления иммунного ответа хозяина, на$

время, и их экофизиология недостаточно оха$

оборот, более детально изучен на примере

рактеризована. В силу этого не удаётся сделать

P. aeruginosa. Наши данные позволяют распрост$

никаких выводов относительно бактерий по$

ранить эту гипотезу на большое число бактерий

рядков Alteromonadales, Bdellovibrionales,

и приблизительно очертить их круг. Весьма ве$

Cytophagales, Chromatiales, Sphingomonadales и

роятно, что такой стратегией пользуются мно$

представителей родов Photobacterium, Entero)

гие внутригоспитальные и оппортунистические

vibrio. Дальнейшие исследования, возможно,

патогены, приобретая липоксигеназу друг от

смогут дать ответ на этот вопрос. В группе прос$

друга в результате горизонтального переноса.

тейших пока не удаётся выдвинуть гипотезы от$

Такой фактор вирулентности по опасности ста$

носительно функциональной роли липоксиге$

новится в один ряд с генами резистентности к

наз у видов Oxytrichia trifalax, S. lemnae, Emiliania

антибиотикам, что диктует необходимость

huxleyi и Thecamonas trahens. Дальнейшие иссле$

пристального внимания к липоксигеназе у пато$

дования в этом направлении представляются

генных микроорганизмов.

особенно интересными, так как могут предоста$

вить дополнительные подтверждения или опро$

вержения нашим выводам.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об от$

Обнаруженные в нашем исследовании ли$

сутствии конфликта интересов.

поксигеназы плазмодиофоровых слизевиков и

Соблюдение этических норм. Настоящая

представителей рода Phytophtora интересны тем,

статья не содержит описания выполненных ав$

что могут укладываться в обе гипотезы: как о

торами исследований с участием людей или ис$

связи липоксигеназ с многоклеточностью, так и

пользованием животных в качестве объектов.

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1270

КУРАКИН и др.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Болдырев А. А., Кяйвяряйнен Е. И., Илюха В. А.

its effect on modifying wheat proteins, J. Agric. Food.

(2017) Биомембранология: учебное пособие, ИНФРА$М,

Chem., 62, 1713$1719, doi: 10.1021/jf405425c.

Москва.

18.

An, J. U., Hong, S. H., and Oh, D. K.

(2018)

Garreta, A., Val$Moraes, S. P., Garc a Fernández, Q.,

Regiospecificity of a novel bacterial lipoxygenase from

Busquets, M., Juan, C., Oliver, A., Ortiz, A., Gaffney, B. J.,

Myxococcus xanthus for polyunsaturated fatty acids,

Fita, I., Manresa, A., and Carpena, X. (2013) Structure

Biochim. Biophys. Acta. Mol. Cel. Biol. Lipids, 1863, 823$

and interaction with phospholipids of a prokaryotic lipoxy$

833, doi: 10.1016/j.bbalip.2018.04.014.

genase from Pseudomonas aeruginosa, FASEB J., 27, 4811$

19.

Vance, R. E., Hong, S., Gronert, K., Serhan, C. N., and

4821, doi: 10.1096/fj.13$235952.

Mekalanos, J. J. (2004) The opportunistic pathogen

Brash, A. R. (1999) Lipoxygenases: occurrence, functions,

Pseudomonas aeruginosa carries a secretable arachidonate

catalysis, and acquisition of substrate, J. Biol. Chem., 274,

15$lipoxygenase, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 2135$

23679$23682, doi: 10.1074/jbc.274.34.23679.

2139, doi: 10.1073/pnas.0307308101.

Mashima, R., and Okuyama, T. (2015) The role of lipoxy$

20.

Banthiya, S., Kalms, J., Yoga, E. G., Ivanov, I., Carpena, X.,

genases in pathophysiology; new insights and future per$

Hamberg, M., Kuhn, H., and Scheerer, P.

(2016)

spectives, Redox Biol., 6, 297$310, doi: 10.1016/j.redox.

Structural and functional basis of phospholipid oxygenase

2015.08.006.

activity of bacterial lipoxygenase from Pseudomonas aerugi)

Yokomizo, T. (2014) Two distinct leukotriene B4 receptors,

nosa, Biochim. Biophys. Acta,

1861,

1681$1692,

BLT1 and BLT2, J. Biochem., 157, 65$71, doi: 10.1093/

doi: 10.1016/j.bbalip.2016.08.002.

jb/mvu078.

21.

Porta, H., and Rocha$Sosa, M. (2001) Lipoxygenase in

Kanaoka, Y., and Boyce, J. A.

(2004) Cysteinyl

bacteria: a horizontal transfer event? Microbiology, 147,

leukotrienes and their receptors: cellular distribution and

3199$3200, doi: 10.1099/00221287$147$12$3199.

function in immune and inflammatory responses, J.

22.

Koeduka, T., Kajiwara, T., and Matsui, K. (2007) Cloning

Immunol.,

173,

1503$1510, doi:

10.4049/jimmunol.

of lipoxygenase genes from a cyanobacterium, Nostoc

173.3.1503.

punctiforme, and its expression in Eschelichia coli,

Powell, W. S., and Rokach, J. (2015) Biosynthesis, bio$

Curr. Microbiol., 54, 315$319, doi: 10.1007/s00284$006$

logical effects, and receptors of hydroxyeicosatetraenoic

0512$9.

acids (HETEs) and oxoeicosatetraenoic acids (oxo$

23.

Dar, H. H., Tyurina, Y. Y., Mikulska$Ruminska, K.,

ETEs) derived from arachidonic acid, Biochim. Biophys.

Shrivastava, I., Ting, H. C., et al. (2019) Pseudomonas

Acta, 1851, 340$355, doi: 10.1016/j.bbalip.2014.10.

aeruginosa utilizes host polyunsaturated phosphatidyl$

008.

ethanolamines to trigger theft$ferroptosis in bronchial

Kieran, N. E., Maderna, P., and Godson, C. (2004)

epithelium, J. Clin. Invest., 128, 4639$4653, doi: 10.1172/

Lipoxins: potential anti$inflammatory, proresolution, and

JCI99490.

antifibrotic mediators in renal disease, Kidney Int., 65,

24.

Goloshchapova, K., Stehling, S., Heydeck, D., Blum, M.,

1145$1154, doi: 10.1111/j.1523$1755.2004.00487.x.

and Kuhn, H. (2019) Functional characterization of a

Brodhun, F., and Feussner, I. (2011) Oxylipins in fungi,

novel arachidonic acid 12S$lipoxygenase in the halotoler$

FEBS J., 278, 1047$1063, doi: 10.1111/j.1742$4658.

ant bacterium Myxococcus fulvus exhibiting complex social

2011.08027.x.

living patterns, MicrobiologyOpen, 8, e00775, doi: 10.1002/

10.

Хелдт Г.$В. (2011) Биохимия растений, БИНОМ, Лабо$

mbo3.775.

ратория знаний, Москва.

25.

Hansen, J., Garreta, A., Benincasa, M., Fusté, M. C.,

11.

Wasternack, C. (2007) Jasmonates: an update on biosyn$

Busquets, M., Manresa, A. (2013) Bacterial lipoxygenases,

thesis, signal transduction and action in plant stress

a new subfamily of enzymes? A phylogenetic approach,

response, growth and development, Ann. Bot., 100, 681$

Appl. Microbiol. Biotechnol., 97, 4737$4747, doi: 10.1007/

697, doi: 10.1093/aob/mcm079.

s00253$013$4887$9.

12.

Andreou, A., Brodhun, F., and Feussner, I.

(2009)

26.

Altschul, S. F., Madden, T. L., Schäffer, A. A., Zhang, J.,

Biosynthesis of oxylipins in non$mammals, Prog. Lipid

Zhang, Z., Miller, W., and Lipman, D. J. (1997) Gapped

Res., 48, 148$170, doi: 10.1016/j.plipres.2009.02.002.

BLAST and PSI$BLAST: a new generation of protein data$

13.

De León, I. P., Hamberg, M., and Castresana, C. (2015)

base search programs, Nucleic Acids Res., 25, 3389$3402,

Oxylipins in moss development and defense, Front. Plant.

doi: 10.1093/nar/25.17.3389.

Sci., 6, 483, doi: 10.3389/fpls.2015.00483.

27.

UniProt Consortium (2018) UniProt: the universal protein

14.

Horn, T., Adel, S., Schumann, R., Sur, S., Kakularam, K. R.,

knowledgebase, Nucleic Acids Res., 46, 2699, doi: 10.1093/

Polamarasetty, A., Redanna, P., Kuhn, H., and Heydeck, D.

nar/gky092.

(2015) Evolutionary aspects of lipoxygenases and genetic

28.

Yoshimoto, T., Yamamoto, Y., Arakawa, T., Suzuki, H.,

diversity of human leukotriene signaling, Prog. Lipid Res.,

Yamamoto, S., Yokoyama, C., Tanabe, T., and Toh, H.

57, 13$39, doi: 10.1016/j.plipres.2014.11.001.

(1990) Molecular cloning and expression of human arachi$

15.

Andreou, A. Z., Vanko, M., Bezakova, L., and Feussner, I.

donate 12$lipoxygenase, Biochem. Biophys. Res. Commun.,

(2008) Properties of a mini 9R$lipoxygenase from Nostoc

172, 1230$1235, doi: 10.1016/0006$291x(90)91580$l.

sp. PCC 7120 and its mutant forms, Phytochemistry, 69,

29.

Hörnsten, L., Su, C., Osbourn, A. E., Hellman, U., and

1832$1837, doi: 10.1016/j.phytochem.2008.03.002.

Oliw, E. H. (2002) Cloning of the manganese lipoxygenase

16.

Lang, I., Göbel, C., Porzel, A., Heilmann, I., and

gene reveals homology with the lipoxygenase gene family,

Feussner, I. (2008) A lipoxygenase with linoleate diol syn$

Eur. J. Biochem., 269, 2690$2697, doi: 10.1046/j.1432$

thase activity from Nostoc sp. PCC 7120, Biochem. J., 410,

1033.2002.02936.x.

347$357, doi: 10.1042/BJ20071277.

30.

Vidal$Mas, J., Busquets, M., and Manresa, A. (2005)

17.

Wang, X., Lu, F., Zhang, C., Lu, Y., Bie, X., Ren, D., and

Cloning and expression of a lipoxygenase from

Lu, Z. (2014) Peroxidation radical formation and regio$

Pseudomonas aeruginosa 42A2, Antonie van Leeuwenhoek,

specificity of recombinated Anabaena sp. lipoxygenase and

87, 245$251, doi: 10.1007/s10482$004$4021$1.

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1271

31.

Marchler$Bauer, A., and Bryant, S. H. (2004) CD$Search:

47.

Кафтырева Л. А., Бойцов А. Г., Макарова М. А. (2013)

protein domain annotations on the fly, Nucleic Acids Res.,

В кн. Клиническая лабораторная диагностика: нацио)

32, W327$W331, doi: 10.1093/nar/gkh454.

нальное руководство (под ред. Долгова В. В. и Мень$

32.

Marchler$Bauer, A., Bo, Y., Han, L., He, J., Lanczycki, C. J.,

шикова В. В.), ГЭОТАР$Медиа, Москва, с. 342$365.

Lu, S., Chitsaz, F., Derbyshire, M. K., Geer, R. C.,

48.

Тотолян А. А., Бурова Л. А., Дмитриев А. В., Суворов

Gonzales, N. R., Gwadz, M., Hurwitz, D. I., Lu, F.,

А. Н. (2013) В кн. Клиническая лабораторная диагнос)

Marchler, G. H., Song, J. S., Thanki, N., Wang, Z.,

тика: национальное руководство (под ред. Долгова В.

Yamashita, R. A., Zhang, D., Zheng, C., Geer, L. Y., and

В. и Меньшикова В. В.), ГЭОТАР$Медиа, Москва, с.

Bryant, S. H. (2017) CDD/SPARCLE: functional classifi$

417$435.

cation of proteins via subfamily domain architectures,

49.

Van’t Wout, E. F., van Schadewijk, A., van Boxtel, R.,

Nucleic

Acids

Res.,

45,

D200$D203,

Dalton, L. E., Clarke, H. J., Tommassen, J., Marciniak, S. J.,

doi: 10.1093/nar/gkw1129.

and Hiemstra, P. S.

(2015) Virulence factors of

33.

Katoh, K., Rozewicki, J., and Yamada, K. D. (2019)

Pseudomonas aeruginosa induce both the unfolded protein

MAFFT online service: multiple sequence alignment,

and integrated stress responses in airway epithelial cells,

interactive sequence choice and visualization, Brief.

PLoS Pathog., 11, doi: 10.1371/journal.ppat.1004946.

Bioinform., 20, 1160$1166, doi: 10.1093/bib/bbx108.

50.

Stoyanova, M., Pavlina, I., Moncheva, P., and

34.

Kuraku, S., Zmasek, C. M., Nishimura, O., and Katoh, K.

Bogatzevska, N. (2007) Biodiversity and incidence of

(2013) aLeaves facilitates on$demand exploration of meta$

Burkholderia species, Biotechnology Biotechnological

zoan gene family trees on MAFFT sequence alignment

Equipment, 21, 306$310, doi: 10.1080/13102818.2007.

server with enhanced interactivity, Nucleic Acids Res., 41,

10817465.

W22$W28, doi: 10.1093/nar/gkt389.

51.

Antunes, L., Visca, P., and Towner, K. J.

(2014)

35.

Katoh, K., Misawa, K., Kuma, K. I., and Miyata, T. (2002)

Acinetobacter baumannii: evolution of a global pathogen,

MAFFT: a novel method for rapid multiple sequence align$

Pathog. Dis., 71, 292$301, doi: 10.1111/2049$632X.12125.

ment based on fast Fourier transform, Nucleic Acids Res.,

52.

Davin$Regli, A.

(2015) Enterobacter aerogenes and

30, 3059$3066, doi: 10.1093/nar/gkf436.

Enterobacter cloacae; versatile bacterial pathogens con$

36.

Gouveia$Oliveira, R., Sackett, P. W., and Pedersen, A. G.

fronting antibiotic treatment, Front. Microbiol., 6, 392,

(2007) MaxAlign: maximizing usable data in an alignment,

doi 10.3389/fmicb.2015.00392.

BMC Bioinformatics, 8, 312, doi: 10.1186/1471$2105$8$

53.

Lebeaux, D., Lanternier, F., Degand, N., Catherinot, E.,

312.

Podglajen, I., Rubio, M. T., Suarez, F., Lecuit, M.,

37.

Kumar, S., Stecher, G., Li, M., Knyaz, C., and Tamura, K.

Mainardi, J.$L., and Lortholary, O. (2010) Nocardia

(2018) MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis

pseudobrasiliensis as an emerging cause of opportunistic

across computing platforms, Mol. Biol. Evol., 35, 1547$

infection after allogeneic hematopoietic stem cell trans$

1549, doi: 10.1093/molbev/msy096.

plantation, J. Clin. Microbiol., 48, 656$659, doi: 10.1128/

38.

Letunic, I., and Bork, P. (2016) Interactive tree of life

JCM.01244$09.

(iTOL) v3: an online tool for the display and annotation of

54.

Baba, H., Nada, T., Ohkusu, K., Ezaki, T., Hasegawa, Y.,

phylogenetic and other trees, Nucleic Acids Res., 44, W242$

and Paterson, D. L. (2009) First case of bloodstream infec$

W245, doi: 10.1093/nar/gkw290.

tion caused by Rhodococcus erythropolis, J. Clin. Microbiol.,

39.

Huson, D. H., and Bryant, D. (2006) Application of phy$

47, 2667$2669, doi: 10.1128/JCM.00294$09.

logenetic networks in evolutionary studies, Mol. Biol. Evol.,

55.

Hong, S. K., Lee, J. S., and Kim, E. C. (2015) First

23, 254$267, doi: 10.1093/molbev/msj030.

Korean case of Cedecea lapagei pneumonia in a patient

40.

Schirrmeister, B. E., Antonelli, A., and Bagheri, H. C.

with chronic obstructive pulmonary disease, Ann. Lab.

(2011) The origin of multicellularity in cyanobacteria,

Med., 35, 266$268, doi: 10.3343/alm.2015.35.2.266.

BMC Evol. Biol., 11, 45, doi: 10.1186/1471$2148$11$45.

56.

Herrera, V. R. C., De Silva, M. F. R., Alcaraz, H. O.,

41.

Elhai, J., and Khudyakov, I. (2018) Ancient association of

Espiritu, G. C., Peña, K. C., and Melnikov, V. (2018)

cyanobacterial multicellularity with the regulator HetR

Death related to Cedecea lapagei in a soft tissue bullae

and an RGSGR pentapeptide$containing protein (PatX),

infection: a case report, J. Med. Case Rep., 12, 328,

Mol. Microbiol., 110, 931$954, doi: 10.1111/mmi.14003.

doi: 10.1186/s13256$018$1866$x.

42.

Mart nez, E., Cosnahan, R. K., Wu, M., Gadila, S. K.,

57.

Vandamme, P., Peeters, C., De Smet, B., Price, E. P.,

Quick, E. B., Mobley, J. A., and Campos Gómez, J.

Sarovich, D. S., Henry, D. A., Hird, T. J., Zlosnik, J. E. A.,

(2019) Oxylipins mediate cell$to$cell communication in

Mayo, M., Warner, J., Baker, A., Currie, B. J., and Carlier, A.

Pseudomonas aeruginosa, Commun. Biol.,

1$10,

(2017) Comparative genomics of Burkholderia singularis sp.

doi: 10.1038/s42003$019$0310$0.

nov., a low G+C content, free$living bacterium that defies

43.

An, J. U., and Oh, D. K. (2018) Stabilization and improved

taxonomic dissection of the genus Burkholderia, Front.

activity of arachidonate 11S$lipoxygenase from proteobac$

Microbiol., 8, 1679, doi: 10.3389/fmicb.2017.01679.

terium Myxococcus xanthus, J. Lipid Res., 59, 2153$2163,

58.

De Smet, B., Mayo, M., Peeters, C., Zlosnik, J. E.,

doi: 10.1194/jlr.M088823.

Spilker, T., Hird, T. J., LiPuma, J. J., Kidd, T. J., Kaestli, M.,

44.

Basu, S., Fey, P., Pandit, Y., Dodson, R., Kibbe, W. A., and

Ginther, J. L., Wagner, D. M., Keim, P., Bell, S. C.,

Chisholm, R. L. (2012) DictyBase 2013: integrating multi$

Jacobs, J. A., Currie, B. J., and Vandamme, P. (2015)

ple Dictyostelid species, Nucleic Acids Res., 41, D676$

Burkholderia stagnalis sp. nov. and Burkholderia territorii sp.

D683, doi: 10.1093/nar/gks1064.

nov., two novel Burkholderia cepacia complex species from

45.

Левинсон У. (2015) Медицинская микробиология и им)

environmental and human sources, Int. J. Syst. Evol.

мунология (пер. с англ.), БИНОМ, Лаборатория зна$

Microbiol., 65, 2265$2271, doi: 10.1099/ijs.0.000251.

ний, Москва.

59.

Segonds, C., Clavel$Batut, P., Thouverez, M., Grenet, D.,

46.

Бойцов А. Г., Васильев О. Д. (2013) В кн. Клиническая

Le Coustumier, A., Plésiat, P., and Chabanon, G. (2009)

лабораторная диагностика: национальное руководство

Microbiological and epidemiological features of clinical

(под ред. Долгова В. В. и Меньшикова В. В.), ГЭОТАР$

respiratory isolates of Burkholderia gladioli, J. Clin.

Медиа, Москва, с. 380$388.

Microbiol., 47, 1510$1516, doi: 10.1128/JCM.02489$08.

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

1272

КУРАКИН и др.

60.

Quon, B. S., Reid, J. D., Wong, P., Wilcox, P. G., Javer, A.,

anisms of pathogenicity: how do pathogenic microorgan$

Wilson, J. M., and Levy, R. D. (2011) Burkholderia gladi)

isms develop cross$kingdom host jumps? FEMS Microbiol.

oli - a predictor of poor outcome in cystic fibrosis patients

Rev., 31, 239$277, doi: 10.1111/j.1574$6976.2007.00065.x.

who receive lung transplants? A case of locally invasive rhi$

72.

Relman, D. A., and Falkow, S. (2015) A molecular per$

nosinusitis and persistent bacteremia in a 36$year$old lung

spective of microbial pathogenicity, in Principles and

transplant recipient with cystic fibrosis, Can. Respir. J., 18,

Practice of Infectious Diseases, Eighth Edition (Bennett, J. E.,

e64$e65, doi: 10.1155/2011/304179.

Dolin, R., and Blaser, M. J., eds.), Elsevier Saunders,

61.

Imataki, O., Kita, N., Nakayama$Imaohji, H., Kida, J. I.,

Philadelphia, pp. 1$10.

Kuwahara, T., and Uemura, M. (2014) Bronchiolitis and

73.

Singh, A., Vaidya, B., Khatri, I., Srinivas, T. N. R.,

bacteraemia caused by Burkholderia gladioli in a non$lung

Subramanian, S., Korpole, S., and Pinnaka, A. K. (2014)

transplantation patient, New Microbes. New Infect., 2, 175,

Grimontia indica AK16T, sp. nov., isolated from a seawater

doi: 10.1002/nmi2.64.

sample reports the presence of pathogenic genes similar to

62.

Haraga, A., West, T. E., Brittnacher, M. J., Skerrett, S. J.,

Vibrio genus, PLoS One, 9, e85590, doi: 10.1371/ jour$

and Miller, S. I. (2008) Burkholderia thailandensis as a

nal.pone.0085590.

model system for the study of the virulence$associated type

74.

Nakai, R., Fujisawa, T., Nakamura, Y., Baba, T.,

III secretion system of Burkholderia pseudomallei, Infect.

Nishijima, M., Karray, F., Sami Sayadi, S., Isoda, N.,

Immun., 76, 5402$5411, doi: 10.1128/IAI.00626$08.

Naganuma, T., and Niki, H. (2016) Genome sequence and

63.

Thatcher, L. F., Myers, C. A., O’Sullivan, C. A., and

overview of Oligoflexus tunisiensis Shr3 T in the eighth class

Roper, M. M.

(2017) Draft genome sequence of

Oligoflexia of the phylum Proteobacteria, Stand. Genomic.

Rhodococcus sp. strain 66b, Genome Announc., 5, e00229$

Sci., 11, 90, doi: 10.1186/s40793$016$0210$6.

17, doi: 10.1128/genomeA.00229$17.

75.

Nishijima, M., Adachi, K., Katsuta, A., Shizuri, Y., and

64.

Han, J. I., Spain, J. C., Leadbetter, J. R., Ovchinnikova, G.,

Yamasato, K. (2013) Endozoicomonas numazuensis sp. nov.,

Goodwin, L. A., Han, C. S., Woyke, T., Davenport, K. W.,

a gammaproteobacterium isolated from marine sponges,

and Orwin, P. M. (2013) Genome of the root$associated

and emended description of the genus Endozoicomonas

plant growth$promoting bacterium Variovorax paradoxus

Kurahashi and Yokota 2007, Int. J. Syst. Evol. Microbiol.,

strain EPS, Genome Announc., 1, e00843$13, doi: 10.1128/

63, 709$714, doi: 10.1099/ijs.0.042077$0.

genomeA.00843$13.

76.

Schmidt, E. W., Obraztsova, A. Y., Davidson, S. K.,

65.

Han, J. I., Choi, H. K., Lee, S. W., Orwin, P. M., Kim, J.,

Faulkner, D. J., and Haygood, M. G. (2000) Identification

LaRoe, S. L., Kim, T.$G., O’Neil, J., Leadbetter, J. R.,

of the antifungal peptide$containing symbiont of the

Lee, S. Y., Hur, C.$G., Spain, J. C., Ovchinnikova, G.,

marine sponge Theonella swinhoei as a novel δ$proteobac$

Goodwin, L., and Han, C. (2011) Complete genome

terium,“Candidatus Entotheonella palauensis”, Marine

sequence of the metabolically versatile plant growth$pro$

Biol., 136, 969$977, doi: 10.1007/s002270000273.

moting endophyte Variovorax paradoxus S110, J.

77.

McCauley, E. P., Haltli, B., and Kerr, R. G.

(2015)

Bacteriol., 193, 1183$1190, doi: 10.1128/JB.00925$10.

Description of Pseudobacteriovorax antillogorgiicola gen.

66.

Chung, E. J., Park, J. A., Jeon, C. O., and Chung, Y. R.

nov., sp. nov., a bacterium isolated from the gorgonian

(2015) Gynuella sunshinyii gen. nov., sp. nov., an antifungal

octocoral Antillogorgia elisabethae, belonging to the family

rhizobacterium isolated from a halophyte, Carex scabrifolia

Pseudobacteriovoracaceae fam. nov., within the order

Steud, Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 65, 1038$1043,

Bdellovibrionales, Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 65, 522$530,

doi: 10.1099/ijs.0.000060.

doi: 10.1099/ijs.0.066266$0.

67.

Gibb, A. P., Martin, K. M., Davidson, G. A., Walker, B.,

78.

Thompson, F. L., Thompson, C. C., Naser, S., Hoste, B.,

and Murphy, W. G. (1995) Rate of growth of Pseudomonas

Vandemeulebroecke, K., Munn, C., Bourne, D., and

fluorescens in donated blood, J. Clin. Pathol., 48, 717$718,

Swings, J. (2005) Photobacterium rosenbergii sp. nov. and

doi: 10.1136/jcp.48.8.717.

Enterovibrio coralii sp. nov., vibrios associated with coral

68.

Gershman, M. D., Kennedy, D. J., Noble$Wang, J., Kim, C.,

bleaching, Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 55, 913$917,

Gullion, J., Kacica, M., Jensen, B., Pascoe, N., Saiman, L.,

doi: 10.1099/ijs.0.63370$0.

McHale, J., Wilkins, M., Schoonmaker$Bopp, D.,

79.

Pascual, J., Macian, M. C., Arahal, D. R., Garay, E., and

Clayton, J., Arduino, M., Srinivasan, A., and

Pujalte, M. J. (2009) Description of Enterovibrio nigricans

Pseudomonas fluorescens Investigation Team

(2008)

sp. nov., reclassification of Vibrio calviensis as Enterovibrio

Multistate outbreak of Pseudomonas fluorescens blood$

calviensis comb. nov. and emended description of the genus

stream infection after exposure to contaminated

Enterovibrio Thompson et al. 2002, Int. J. Syst. Evol.

heparinized saline flush prepared by a compounding phar$

Microbiol., 59, 698$704, doi: 10.1099/ijs.0.001990$0.

macy, Clin. Infect. Dis., 47, 1372$1379, doi: 10.1086/

80.

Thompson, F. L., Hoste, B., Thompson, C. C., Goris, J.,

592968.

Gomez$Gil, B., Huys, L., De Los, P., and Swings, J.

69.

Walker, T. S., Bais, H. P., Déziel, E., Schweizer, H. P.,

(2002) Enterovibrio norvegicus gen. nov., sp. nov., isolated

Rahme, L. G., Fall, R., and Vivanco, J. M. (2004)

from the gut of turbot (Scophthalmus maximus) larvae: a

Pseudomonas aeruginosa$plant root interactions.

new member of the family Vibrionaceae, Int. J. Syst. Evol.

Pathogenicity, biofilm formation, and root exudation,

Microbiol., 52, 2015$2022, doi: 10.1099/00207713$52$6$

Plant Physiol., 134, 320$331, doi: 10.1104/pp.103.027888.

2015.

70.

Rahme, L. G., Ausubel, F. M., Cao, H., Drenkard, E.,

81.

URL: https://thefishsite.com/articles/nocardia$seriolae$

Goumnerov, B. C., Lau, G. W., Mahajan$Miklos, S.,

a$chronic$problem.

Plotnikova, J., Tan, M. W., Tsongalis, J., Walendziewicz, C. L.,

82.

Hurst, S., Rowedder, H., Michaels, B., Bullock, H.,

and Tompkins, R. G. (2000) Plants and animals share

Jackobeck, R., Abebe$Akele, F., Durakovic, U., Gately, J.,

functionally common bacterial virulence factors, Proc.

Janicki, E., and Tisa, L. S. (2015) Elucidation of the

Natl. Acad. Sci. USA, 97, 8815$8821, doi: 10.1073/pnas.

Photorhabdus temperata genome and generation of a trans$

97.16.8815.

poson mutant library to identify motility mutants altered in

71.

Van Baarlen, P., Van Belkum, A., Summerbell, R. C.,

pathogenesis, J. Bacteriol., 197, 2201$2216, doi: 10.1128/

Crous, P. W., and Thomma, B. P. (2007) Molecular mech$

JB.00197$15.

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020

ФУНКЦИИ ЛИПОКСИГЕНАЗ БАКТЕРИЙ И ПРОСТЕЙШИХ

1273

LIPOXYGENASES OF BACTERIA AND PROTOZOA

MAY CONTRIBUTE TO CELL>TO>CELL SIGNALING

AND IMMUNE RESPONSE SUPPRESSION*

G. F. Kurakin¹**, A. M. Samoukina², and N. A. Potapova^3,4

¹ Tver State Medical University Ministry of Health of Russia, Department of Biochemistry and Laboratory Medicine,

170100 Tver, Russia; E)mail: kurackin)georgy@yandex.ru

² Tver State Medical University Ministry of Health of Russia, Department of Microbiology, Virology, and Immunology,

170100 Tver, Russia; E)mail: anna_samoukina@mail.ru

³ Kharkevich Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of Sciences,

127051 Moscow, Russia; E)mail: nadezhdalpotapova@gmail.com

⁴ Lomonosov Moscow State University, Faculty of Bioengineering and Bioinformatics, 119234 Moscow, Russia

Received June 16, 2020

Revised July 22, 2020

Accepted July 22, 2020

Lipoxygenases are found in animals, plants, and fungi, where they are involved in a wide range of cell$to$cell signal$

ing processes. The presence of lipoxygenases in a number of bacteria and protozoa has been also established, but their

biological significance remains poorly understood. Several hypothetical functions of lipoxygenases in bacteria and

protozoa have been suggested without experimental validation. The objective of our study was evaluating the functions

of bacterial and protozoan lipoxygenases by evolutionary and taxonomic analysis using bioinformatics tools.

Lipoxygenase sequences were identified and examined using BLAST, followed by analysis of constructed phylogenet$

ic trees and networks. Our results support the theory on the involvement of lipoxygenases in the formation of multi$

cellular structures by microorganisms and their possible evolutionary significance in the emergence of multicellulari$

ty. Furthermore, we observed association of lipoxygenases with the suppression of host immune response by parasitic

and symbiotic bacteria including dangerous opportunistic pathogens.

Keywords: lipoxygenases, bacteria, protozoa, bioinformatics, phylogenetics, signaling, multicellularity, opportunistic

pathogens

БИОХИМИЯ том 85 вып. 9 2020