hrvatski

Interakcija metil-transferaze Sgm s bakterijskim ribosomom

Bakterijska rezistencija na aminoglikozidne antibiotike predstavlja globalni zdravstveni problem zbog njihove široke uporabe u liječenju brojnih infekcija uzrokovanih Gram-pozitivnim i Gram-negativnim bakterijama. U proteklih nekoliko godina u klinici je zabilježena bakterijska rezistencija na aminoglikozide temeljena na djelovanju metil-transferaza iz porodica Arm i Kam koje metilacijom specifičnog nukleotida unutar 16S rRNA sprečavaju vezanje antibiotika na ribosom. Ovaj oblik rezistencije iznimno je učinkovit i brzo se širi horizontalnim prijenosom, što predstavlja prijetnju uspješnoj uporabi aminoglikozidnih antibiotika. Predmet istraživanja ovog rada je metil-transferaza Sgm, pripadnik enzima iz porodice Arm. Gen sgm izoliran je iz prirodnog proizvođača antibiotika, aktinomiceta Micromonospora zionensis. Ciljanom mutagenezom promijenjene su mahom visoko očuvane aminokiseline metil-transferaze Sgm s ciljem ispitivanja njihove funkcije u prepoznavanju supstrata, kofaktora i samoj katalizi. Pokusima in vivo ispitana je sposobnost ostvarivanja rezistencije na kanamicin u prirodno osjetljivim stanicama E. coli. Određen je supstrat metil-transferaze Sgm koji enzim učinkovito metilira u uvjetima in vitro, kao i točno mjesto i vrsta metilacije u 16S rRNA. U mjesto A unutar 16S rRNA ciljanom su mutagenezom uvedene mutacije te su testovima in vivo i in vitro ispitane karakteristike veznog mjesta metil-transferaze Sgm na bakterijskom ribosomu. Dobiveni rezultati pokazuju da su istražene evolucijski očuvane aminokiseline ključne za aktivnost enzima. U vezanju supstrata sudjeluju aminokiseline R33, K54, R108, E205 i R236, dok aminokiseline G135, D156, D158 i R182 sudjeluju u vezanju kofaktora AdoMet. Za katalitičku aktivnost enzima ključne su aminokiseline K199 i E267 koje sudjeluju u tvorbi veznog mjesta za ciljni gvanin. U uvjetima in vitro metil-transferaza Sgm učinkovito metilira malu ribosomsku podjedinicu uvođenjem metilacije na položaju N7 nukleotida G1405 u 16S rRNA. Metil-transferaza Sgm ometa djelovanje metil-transferaze RsmF koja metilira susjedni nukleotid C1407 u sklopu posttranskripcijske dorade 16S rRNA. Nukleotidi A1408 i A1500 u 16S rRNA dio su veznog mjesta metil-transferaze Sgm na bakterijskom ribosomu, dok za vezanje enzima nisu nužni nukleotidi C1402, U1406, C1409, G1491 i C1496. Prisutnost metil-transferaze Sgm negativno utječe na brzinu rasta stanica E. coli u konkurentnim uvjetima rasta. Stanice koje sadrže metil-transferazu Sgm imaju prednost u rastu isključivo u prisutnosti aminoglikozidnih antibiotika. Rad predstavlja temelje za istraživanje inhibitora enzima iz porodica Arm koji bi onemogućili ovaj iznimo učinkovit vid bakterijske otpornosti prema aminoglikozidnim antibioticima.

Metil-transferaza Sgm; aminoglikozidni antibiotici; ciljana mutageneza; bakterijski ribosom; 16S rRNA; G1405; m7G

nije evidentirano