Устойчивость к антибиотикам является серьезной проблемой для здравоохранения во всем мире. Существует острая необходимость в разработке новых антибактериальных мишеней.
Бактериальные патогены постоянно подвергаются широкому спектру повреждений ДНК. Несмотря на то, что механизмы репарации ДНК хорошо изучены, гораздо меньше известно об этих процессах у таких важных бактерий, как Mycobacterium tuberculosis, Staphylococcus aureus и т.д. Необходимо понять, как широкая группа клинически значимых бактерий репарирует повреждения геномной ДНК. Изучение репарации ДНК важно для понимания процессов, ведущих к антибиотикорезистентности бактерий в организме человека.
Растущее число устойчивых к противомикробным препаратам патогенных микроорганизмов, которые все чаще ассоциируются с внутрибольничной инфекцией, ложится значительным бременем на системы здравоохранения и влечет за собой глобальные экономические издержки. В Казахстане был разработан «Стратегический план по сдерживанию резистентности к противомикробным препаратам в Республике Казахстан».
Более глубокое понимание механизмов возникновения мутаций может заложить основу в прогнозировании неизвестных механизмов устойчивости к антибиотикам, фундаментальные аспекты которых, возможно будет применить к патогенам с МЛУ.
Находясь в организме, патогены постоянно подвергаются влиянию агентов окислительного стресса, что приводит к повреждениям ДНК. Репарация повреждений ДНК играет важную роль в поддерживании стабильности геномов возбудителей. Ферменты репарации имеют огромную функциональную значимость в защите бактерий. Появляются публикации, подчеркивающие необходимость исследований ферментов репарации в качестве новых лекарственных мишеней Научная новизна проекта состоит в том, что впервые будут биохимически охарактеризованы ферменты репарации ДНК TagA (M.tuberculosis H37Rv) и Ung (H.pylori) у клинически значимых патогенов. Предполагается, что мутации в генах ферментов репарации ДНК могут способствовать адаптации и персистированию патогенов в организме. Мутантные фенотипы, образующиеся после мутаций в генах репарации ДНК, были описаны в бактериях и были ассоциированы с появлением лекарственно-устойчивых штаммов. Например, у H.pylori, учитывая минимальный набор ферментов репарации ДНК и высокую частоту мутаций, патоген адаптируется к окружающей среде и обретает антибиотикорезистентные свойства. Антибиотики на сегодняшний день нацелены только на ферменты, которые синтезируют белок, нуклеиновые кислоты, клеточные стенки и т.д. Фундаментальная новизна этой работы заключается в расширении спектра целей, включающих ферменты репарации ДНК.
Структурно-функциональное изучение ранее не изученных ферментов репарации ДНК M.tuberculosis и H.pylori. Полученные результаты предоставят критические идеи, каким образом репарационные механизмы ассоциированы с резистентностью патогенов к генотоксическому стрессу. Мы ожидаем, что понимание механизмов репарации ДНК предложит новые стратегии по борьбе с инфекциями и появлением устойчивости к антибиотикам.
Полученные в ходе проекта знания, имеют предпосылки в понимании персистирования патогенов внутри организма-хозяина, образования мутантных штаммов, что может послужить базой для определения кандидатов-белков с целью их использования в качестве лекарственных мишеней. Полученные новые знания в области роли ферментов репарации ДНК в мутагенезе могут привести к обнаружению хороших кандидатов лекарственных мишеней для эффективного лечения заболеваний. Детальное изучение биохимической активности ферментов репарации ДНК патогенных клинически значимых микроорганизмов имеет предпосылки к разработке методов лечения и профилактике против патогенов.
Абельденов Сайлау Касенович, PhD, Web of Science ResearcherID F-5139-2015
Тургимбаева Айгерим Макашкызы, Web of Science ResearcherID N-6857-2017
Кириллов Савелий Олегович, Web of Science ResearcherID N-6322-2017
Ли Павел Константинович
2021 г.
Получены гены ферментов репарации TagA и Ung. Получены генетические конструкции с клонированными генами tagA и ung. Подтверждено отсутствие делеций, вставок и мутаций в генах ферментов репарации. Проведена трансформация клеток E. coli, подобраны условия экспрессии и очистки и наработаны различные формы рекомбинантных белков TagA и Ung.
2022 г.
Определена репарационная активность белка TagA и Ung в условиях in vitro и определена их субстратная специфичность в отношении модифицированных оснований. Определены кинетические параметры констант связывания белков TagA и Ung с флуоресцентно мечеными ДНК-зондами. Проведены работы по кристаллизации ферментов.
2022 г.
Rysbek A., Ramankulov Ye., Kurmanbayev A., Richert A., Abeldenov S. Comparative characterization and identification of poly-3-hydroxybutyrate producing bacteria with subsequent optimization of polymer yield // Polymers. — 2022. — Vol. 14, No. 2. — Article number: 335. Doi: https://doi.org/10.3390/polym14020335.