Raziskave

Spremembe celične stene, ki jih povzročajo profagi, in njihov vpliv na učinkovitost antibiotikov

Šifra:

J1-70028

Obdobje:

01. marec 2026 - 28. februar 2029

Obseg:

0.13 FTE

Vodja:

Tomaž Bratkovič

Veda:

1.03 Naravoslovje / Biologija

Opis:

Bakteriofagi ali fagi so najbolj razširjene biološke entitete na Zemlji, njihova svetovna populacija je ocenjena na 10³¹, kar je bistveno več kot število bakterij. Fagi imajo lahko dva osnovna življenjska cikla: litični cikel, ki vodi do takojšnje fagne replikacije in lize gostitelja, in lizogeni cikel, pri katerem se genomi faga integrirajo v kromosom bakterijskega gostitelja kot profagi. Presenetljivo je, da približno 70 % bakterijskih genomov vsebuje profage, ki lahko v nekaterih primerih predstavljajo 10 do 20 % bakterijskega genoma. Njihova prisotnost močno vpliva na fenotip njihovih bakterijskih gostiteljev, saj vplivajo na lastnosti, kot so: bakterijska vitalnost, struktura celične stene in občutljivost na antibiotike. Slednji vidik je še posebej pomemben v kontekstu naraščajoče svetovne krize protimikrobne odpornosti, kjer je razumevanje odnosa med profagi in učinkovitostjo antibiotikov ključno za razvoj inovativnih terapevtskih strategij. Kljub znani sposobnosti profagov, da spreminjajo bakterijske celične stene, na primer za preprečevanje superinfekcije z drugimi fagi, so raziskave o tem, kako lahko takšne spremembe povečajo občutljivost na antibiotike, omejene. Poleg tega, osnovni molekularni mehanizmi večinoma niso raziskani. Preliminarni podatki, ki jih je pridobila naša ekipa, kažejo, da lahko specifični profagi, ki pripadajo rodu SPbetavirus, zmanjšajo minimalno inhibitorno koncentracijo za antibiotike, ki delujejo na celično steno, pri bakteriji Bacillus subtilis. Zanimivo je, da so spremembe občutljivosti na antibiotike lahko povezane z opaznimi morfološkimi spremembami gostiteljskih bakterijskih celic, ne da bi to vplivalo na njihovo vitalnost. Predvidevamo, da profagi povzročijo spremembe v celični steni, kar vodi do povečane občutljivosti bakterijskega gostitelja na antibiotike, ki delujejo na celično steno. Poleg tega, dejstvo, da te spremembe ne vplivajo na sposobnost preživetja gostiteljskih bakterij, kaže, da bi se ta mehanizem lahko ohranil tudi v odnosih med drugimi fagi in gostitelji. Namen raziskovalnega projekta je raziskati spremembe celične stene pri B. subtilis, ki jih povzročajo profagi SPbetavirusov, s posebnim poudarkom na njihovi vlogi pri povečanju gostiteljeve občutljivosti na antibiotike, ki delujejo na celično steno, kot je ampicilin. Cilj raziskave je razumeti spremenjeno strukturo in sestavo bakterijske celične stene, identificirati gene/proteine profagov, ki so odgovorni za te spremembe, in ugotoviti, ali so te mehanizmi specifični za B. subtilis ali pa jih lahko najdemo tudi v drugih sistemih bakterija-profag. Projekt je razdeljen na štiri delovne sklope: 1) Opredelitev površinskih strukturnih sprememb in sprememb sestave celične stene, ki jih povzroči integracija profaga; 2) Raziskovanje molekularnih mehanizmov, na katerih temeljijo spremembe sestave celične stene; 3) Oblikovanje zemljevida znanja o spremembah bakterijske morfologije in o spremembah sestave celične stene, ki jih povzročajo profagi, in so povezane s spremembami občutljivosti na antibiotike, in 4) Ocena vpliva kandidatnih genov na učinkovitost antibiotikov, ki delujejo na celično steno, in na morfologijo gostitelja. Cilj tega projekta je izboljšati naše razumevanje interakcij med profagi in gostitelji, s poudarkom na razumevanju fagnega vpliva na celično steno, in posledično na povečano občutljivost na antibiotike, ki delujejo na celično steno. Z zapolnitvijo vrzeli v razumevanju, kako lahko profagi povečajo občutljivost bakterij na antibiotike, lahko ta raziskava prispeva k novim terapevtskim strategijam, namenjenim boju proti bakterijski odpornosti na antibiotike in k optimizaciji zdravljenja okužb z odpornimi bakterijskimi vrstami.