Raziskave

Strukturni vpogled v mehanizem tvorbe površine bakterije Clostridium difficile

Šifra:

J1-1709

Obdobje:

01. julij 2019 - 30. junij 2023

Obseg:

0,11 FTE

Vodja:

Janez Mravljak

Veda:

1.05 Naravoslovje/Biokemija in molekularna biologija

Opis:

Celična stena po Gramu pozitivnih bakterij je sestavljena iz proteinov in peptidoglikana z izraščajočimi sekundarnimi polisaharidi, ki se med različni vrstami razlikujejo v kemijski sestavi in strukturi. Sekundarni polisaharidi celične stene so kovalentno pritrjeni na peptidoglikan in lahko predstavljajo več kot polovico mase celične stene. Tvorijo gosto mrežo negativnih nabojev in vplivajo na kationsko homeostazo, prepustnost membrane, občutljivost na antibiotike in na preživetje v gostitelju. Pri številnih bakterijah delujejo tudi kot sidra, ki nekovalentno vežejo zunanjo, parakristalinično proteinsko površinsko plast, imenovano S-plast. Medtem ko smo strukturo S-plasti bakterije Clostridium. difficle že deloma razjasnili, so mehanizmi odgovorni za organizacijo njene strukture in vezave na peptidoglikan še vedno slabo raziskani. C. difficile je nevaren bolnišnični patogen. Ob porušeni črevesni mikrobioti pacienta spore bakterije C. difficile vzklijejo in infekcija, četudi zdravljena, se lahko ponovi in vodi do življenjsko nevarnih zapletov. Pogosta uporaba antibiotikov širokega spektra za zdravljenje okužb s C. difficile vodi v naraščanje proti (številnim) sevov. Glede na to, da stik z gostiteljem poteka na površini bakterije in da je S-plast bakterije C. difficile esencialni virulenčni dejavnik, je vredno preučiti z njo povezane procese. Manipulacije genov za encime, vpletene v biosintezo sekundarnih polisaharidov bakterije C. difficile, so pokazale, da njihove okvare vodijo do motenj bakterijske rasti, razpršene celične stene, okvar sidranja, spremenjenega nalaganja in izločanja sekundarnih polisaharidov, do okvar v morfologiji in izgradnji S-plasti, sprememb v tvorbi biofilmov in nenazadnje do sprememb v virulenci. Vse to nas je spodbudilo k raziskavam mehanizmov izgradnje S-plasti bakterije C. difficile, pri čemer se nameravamo osredotočiti predvsem na encime, ki so vključeni v biosintezo sekundarnih polisaharidov. Poleg tega lahko karakterizacija omenjenih encimov razširi naše razumevanje biogeneze ostalih polimerov bakterijskih celičnih sten. S projektom želimo pridobiti nov vpogled v mehanizme biosinteze sekundarnih polisaharidov in določiti njihov vpliv na izgradnjo S-plasti. Preučevali bomo tri skupine encimov, ki sodelujejo pri biosintezi sekundarnih polisaharidov (encime, vključene v pretvorbo manoze, glikoziltransferaze in encime, ki pripenjajo sekundarne polisaharide na peptidoglikan). Uporabili bomo komplementarne pristope molekularne biologije, analize kristalnih struktur, meritev encimskih aktivnosti, strukturno podprtega virtualnega rešetanja ligandov, klasične sinteze inhibitorjev, biokemijske analize, masne spektrometrije in mikroskopije (optične, elektronske in CryoEM) za opazovanje (fragmentov) nativnih in gensko spremenjenih bakterij ter bakterij, tretiranih z inhibitorji. Verjamemo, da ima sistematično raziskovanje celotne skupine encimov biosinteze sekundarnih polisaharidov potencial za temeljna odkritja v zvezi z njihovimi vlogami pri biosintezi sekundarnih polisaharidov in izgradnji S-plasti. Uspešen izid tega projekta bo postavil temelje novih programov odkrivanja zdravil, ki imajo potencial izboljšati zdravljenje življenjsko nevarnih okužb z bakterijo C. difficile na vrstno specifičen način in s tem zmanjšati tveganje za širitev odpornosti proti antibiotikom.

Faze:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/17781

Bibliografske reference, ki izhajajo neposredno iz izvajanja projekta:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/17781

Financira:

Raziskovalni projekti so (so)financirani s strani Javne agencije za raziskovalno dejavnost.

Nazaj

Spremenjeno: 19. april 2023