Raziskave

Uporaba malega proteina bakteriofaga v boju proti razvoju odpornosti proti antibiotikom pri bakteriji Staphylococcus aureus

Šifra:

J4-1778

Obdobje:

01. julij 2019 - 31. december 2022

Obseg:

0,11 FTE

Vodja:

Janez Mravljak

Veda:

4.06.04 Biotehnika/Biotehnologija/Mikrobna biotehnologija

Opis:

Razvoj odpornosti proti antibiotikom med bakterijami je posledica prekomerne uporabe antibiotikov za zdravljenje infekcij. Uspešno zdravljenje bakterjskih infekcij je resno ogroženo zaradi neučinkovitega razvoja novih proti-mikrobnih učinkovin. V zednjih trideset letih ni na tržišču novih razredov antibiotikov. Posledično, nujno potrebujemo nove pristope in načine zdravljenja patogenov odpornih proti večini v kliniki uporabljenih antibiotikov. Adaptacija bakterij proti antibiotikom je posledica specifičnih biokemijskih procesov, ki bi lahko bili tarče učinkovin. Preprečitev bakterij, da razvijejo odpornost proti antibiotikom bo znatno podaljšalo uporabnost obstoječih antibiotikov. To bomo dosegli z inovativnim pristopom, z novimi učinkovinami, ki blokirajo prilgoditev bakterij na stres povzročen z antibiotiki. Antibiotiki sprožijo poškobe DNA in inducirajo odziv SOS v patogenih bakterijah, s tem (i) vplivajo na evolucijo in razširitevr determinant odpornosti proti antibiotikom med bakterijami, (ii) sprožijo nastanek mutacij v bakterijah, (iii) sprožijo nastanek sevov tolerantnih na antibiotike in sprožijo (iv) tvorbo biofilma ter (v) sintezo toksinov. Pomembnost odziva SOS nakazuje na dejstvo, da imajo inhibitorji tega odziva velik potencial v medicini saj bi lahko z njimi preprečili razvoj odpornosti proti antibiotikom s tem, da inhiramo procese evolucije v bakterijah. V kolikor inhibiramo samo cepitev regulatorja LexA, poglavitnega regulatorja odziva SOS, bakterije občutno v nižji meri razvijejo odpornosti proti genotoksičnim antibiotikom in znatno znižajo nivo mutageneze. Naravni produkti, ki jih sintetizirajo mikroorganizmi so priviligirane mlolekule za razvoj učinkovin proti bakterijam saj so rezultat milijonov let selekcije in so vir izredno učinkovitih antibiotikov. V naših nedavnih objavah smo opisali mali protein bakteriofaga GIL01 bakterije Bacillus thuringiensis, protein gp7. Gp7 gradi 50 aminokislinskih ostankov in interagira s proteinom LexA bakterij ter uravnava funkcije LexA. To je prvi opis naravnega produkta, ki direktno interagira z LexA in inhibira samo-cepitev LexA ter izboljša interakcijo LexA-DNA, torej inhibira odziv SOS. Pridobili smo kristalno strukturo proteina gp7 in na podlagi podatkov analize SAXS izdelali strukturni model proteina gp7 v kompleksu s proteinom LexA. Na podlagi struktur bomo razvili učinkovine, ki z visoko afiniteto vežejo LexA, ki bodo osnova za razvoj varnih “proti-evolucijskih” terapevtikov, ki bodo uporabljeni v kombinaciji z antibiotiki v boju proti infekcijam povzročenih s sevi Bacillus sp. in Staphlococcus aureus. Izboljšali bomo naše znanje o lastnostih proteina gp7 in vitro in na globalnem nivoju v bakterijah Bacillus in Staphylococcus sp. Pridobili bomo boljši vpogled v procese, ki jih nadzira protein gp7, kar je ključno za razvoj varnih učinkovin, ki temeljijo na proteinu gp7. Nadalje, uporabili bomo virtualno rešetanje s kljižnicami malih molekul in na podlagi lastnosti proteina gp7 izbrali učinkovine, ki inhibitorno delujejo proti LexA bakterij Bacillus sp. in S. aureus. Tako bomo pridobili učinkovine vodnice proti odzivu SOS skaterimi bomo blokirali procese, ki vodijo v razvoj odpornosti proti antibiotikom. Določili bomo ravnotežne konstante disociacije za interakcije vodnice-LexA in ovrednotili njihov vpliv na potenciiranje delovanja antibiotikov preko sledenja razvoja odpornosti proti antibiotikom v sevih Bacillus sp. in S. aureus. Pričakujemo, da bodo optimizirane učinkovine vodnice/derivati proteina gp7 v kombinaciji z antibiotiki prispevale v boju proti razvoju odpornosti med bakterijami in podaljšali učinkovitost obstoječih antibotikov.

Faze:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/17850

Bibliografske reference, ki izhajajo neposredno iz izvajanja projekta:

https://cris.cobiss.net/ecris/si/sl/project/17850

Financira:

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

Nazaj

Spremenjeno: 26. april 2023