Białko HgdD podobne do TolC z nitkowatej cyjanobakterii tworzącej heterocysty Anabaena sp. PCC 7120 jest częścią wielu trójskładnikowych systemów "AB-D" obejmujących wewnętrzną i zewnętrzną błonę i jest zaangażowany w wydzielanie różnych związków, w tym związków, w tym lipidów, metabolitów, antybiotyków i białek. Kilka Zidentyfikowano kilka składników trójdzielnych systemów transportowych zależnych od HgdD, ale różnorodność systemów energetyzujących błonę wewnętrzną jest wciąż nieznana. Tutaj my zidentyfikowaliśmy sześć domniemanych czynników typu RND (resistance-nodulation-cell division). Cztery z nich ulegają ekspresji podczas późnej wykładniczej i stacjonarnej fazy wzrostu w normalnych warunkach wzrostu, podczas gdy pozostałe dwa są indukowane po inkubacji z erytromycyną lub bromkiem etydyny. Konstytutywnie wyrażany składnik RND Alr4267 ma nietypową przewidywaną topologię, a zmutowany szczep (I-alr4267) wykazuje zmniejszenie zawartości monogalaktozylodiacyloglicerolu, jak również jak również zmieniony kształt filamentu. Mutant insercyjny bromku etydyny all7631 nie wykazywał żadnych znaczących zmian fenotypowych w badanych warunkach. badanych warunkach. Mutanty konstytutywnie wyrażanych all3143 i alr1656 wykazywały fenotyp Fox(-). Fenotyp mutanta insercyjnego I-all3143 jest podobny do mutanta I-hgdD w odniesieniu do wrażliwości na antybiotyki wrażliwości na antybiotyki, profilu lipidowego i wypływu etydyny. Ponadto, ekspresja genów RND all3143 i all3144 częściowo uzupełnia zdolność Escherichia coli ΔacrAB do transportu etydyny. Postulujemy, że transporter RND All3143 i przewidywane białko fuzji błonowej All3144, jako homologi odpowiednio E. coli AcrB i AcrA, są głównymi graczami dla oporności na antybiotyki w Anabaena sp. PCC 7120. --- Wewnątrzkomórkowy patogen bakteryjny Listeria monocytogenes aktywuje silną odpowiedź interferonową typu interferon typu I po zakażeniu. Odpowiedź ta jest częściowo zależna od transportera oporności wielolekowej (MDR) MdrM i opiera się na wydzielaniu cyklicznego di-AMP (c-di-AMP), jednak funkcje MdrM i cyklicznego-di-AMP, które prowadzą do tej odpowiedzi, są nieznane. ta odpowiedź jest nieznana. Tutaj donosimy, że to nie sam MdrM, ale kohorta transporterów transporterów MDR, które razem przyczyniają się do indukcji interferonu typu I podczas infekcji. W poszukiwaniu fizjologicznej funkcji tych transporterów transporterów, odkryliśmy, że odgrywają one rolę w odpowiedzi na stres ściany komórkowej. A mutant z delecją czterech genów transportera (ΔmdrMTAC) okazał się być wrażliwy na subletalne stężenia wankomycyny z powodu niezdolności do produkcji i zrzucania peptydoglikanu pod wpływem tego stresu. Co ciekawe, c-di-AMP jest zaangażowany w ten fenotyp, ponieważ nadekspresja fosfodiesterazy c-di-AMP (PdeA) skutkowała zwiększoną wrażliwością mutanta ΔmdrMTAC na wankomycynę, podczas gdy nadekspresja cyklazy diadenylanowej c-di-AMP (DacA) zmniejszyła podatność na ten lek. Obserwacje te sugerują fizjologiczny między c-di-AMP a transporterami MDR i wspierają model, w którym transportery MDR pośredniczą w wydzielaniu c-di-AMP w celu regulacji syntezy peptydoglikanu w odpowiedzi na stres ściany komórkowej. --- Oporność na antybiotyki to odwieczny problem, wynikający z koewolucji organizmów produkujących antybiotyki i organizmów docelowych w glebie i innych środowiskach. organizmów produkujących antybiotyki i organizmów docelowych w glebie i innych środowiskach na przestrzeni tysiącleci. Środowiskowy "resistome" to zbiór wszystkich genów które bezpośrednio lub pośrednio przyczyniają się do oporności na antybiotyki. Wiele z tych determinantów oporności pochodzi z organizmów produkujących antybiotyki (gdzie służą do pośredniczenia w autoimmunizacji), podczas gdy inne stają się determinantami oporności tylko wtedy, gdy są mobilizowane i nadmiernie eksprymowane u nierodzimych gospodarzy (jak kodowane plazmidowo β-laktamazy). Współczesny opornik środowiskowy znajduje się pod selektywną presją ze strony działalności człowieka, takiej jak rolnictwo, która może wpływać na skład lokalnego rezystomu i prowadzić do transferu genów. Poza środowiskiem, w klinice stoi przed nami wyzwanie związane ze wzrostem częstotliwości i różnorodności patogenów opornych na antybiotyki. patogenów opornych na antybiotyki. Zakładamy, że oporność kliniczna powstała w w środowisku, ale niewiele jest przykładów bezpośredniej wymiany genów między udokumentowano bezpośrednią wymianę genów między opornością środowiskową a opornością kliniczną. Istnieją silne istnieją dowody sugerujące, że kliniczne enzymy oporności na aminoglikozydy i wankomycynę enzymy oporności na aminoglikozydy i wankomycynę, β-laktamaza o rozszerzonym spektrum działania CTX-M i gen oporności na chinolony qnr gen oporności na chinolony qnr mają bezpośrednie powiązania z opornością środowiskową. W niniejszym podkreślamy ostatnie postępy w naszym rozumieniu horyzontalnego transferu genów oporności na antybiotyki. genów oporności na antybiotyki ze środowiska do kliniki. Udoskonalenie technologii sekwencjonowania w połączeniu z funkcjonalnymi badaniami metagenomicznymi funkcjonalną metagenomiką ujawniły wcześniej niedocenianą różnorodność w środowiskowym a także ustanowiły nowe powiązania genetyczne z kliniką. Zrozumienie mechanizmów wymiany genów staje się kluczowe w kontrolowaniu przyszłego rozprzestrzeniania się oporności na antybiotyki. --- Streptococcus mutans, patogen stomatologiczny, wydziela różne rodzaje bakteriocyn lantybiotykowych i nielantybiotykowych. i nielantybiotycznych bakteriocyn. W celu samoobrony, szczep produkujący bakteriocyny musi posiadać jeden lub więcej mechanizmów odpornościowych. Przedstawiamy tutaj identyfikację jednego takiego kompleksu odpornościowego w szczepie S. mutans GS-5, który zapewnia ochronę przed Smb, dwuskładnikowym lantybiotykiem. Kompleks odpornościowy który zidentyfikowaliśmy, jest transporterem ABC składającym się z dwóch białek: SmbF (składnik ATPazy) i SmbT (składnik permeazy). Oba geny geny kodujące białka znajdują się w locus smb. Pokazujemy, że GS-5 staje się uczulony na Smb po delecji smbT, co czyni transporter ABC niefunkcjonalny. Aby ustalić rolę SmbFT w zapewnianiu odporności, my heterologicznie wyraziliśmy ten kompleks transportera ABC w czterech różnych wrażliwych gatunkach paciorkowców i wykazaliśmy, że może on nadawać odporność przeciwko Smb. Aby zbadać specyficzność SmbFT w nadawaniu odporności, przetestowaliśmy przetestowaliśmy mutacynę IV (nielantybiotyk), nizynę (pojedynczy peptydowy lantybiotyk) i trzy antybiotyki peptydowe (bacytracynę, polimyksynę B i wankomycynę). Stwierdziliśmy że SmbFT nie rozpoznaje tych strukturalnie różnych peptydów. Następnie przetestowaliśmy, czy SmbFT może zapewnić ochronę przed haloduracyną, innym dwuskładnikowym lantybiotykiem, który jest strukturalnie podobny do Smb; SmbFT rzeczywiście rzeczywiście zapewniał ochronę przed haloduracyną. SmbFT może również zapewniać ochronę przed niescharakteryzowanym, ale strukturalnie podobnym lantybiotykiem wytwarzanym przez Streptococcus gallolyticus. Nasze dane sugerują, że SmbFT naprawdę wykazuje odporność funkcję i zapewnia ochronę przed Smb i strukturalnie podobnymi lantybiotykami. --- Latium, region w środkowych Włoszech, jest znany z rozległych obszarów wulkanicznych które w znacznym stopniu przyczyniają się do zanieczyszczenia arsenem (As) arsenu (As) w środowiskach słodkowodnych, mimo że pewien stopień zanieczyszczenia wody arsenem może być może być spowodowane działalnością człowieka. Dostępne informacje na temat rodzimych prokariotów odpornych na As w środowiskach wodnych Latium są jednak nadal ograniczone. W W tym badaniu opisujemy nowe bakterie, które są odporne na toksyczność arsenu i zostały wyizolowane z wód powierzchniowych jeziora Vico i rzeki Sacco, dwóch systemów wód gruntowych w Latium, a także z butelkowanej naturalnej wody mineralnej z tego samego regionu. Analiza sekwencji genu 16S rRNA dla szczepów odpornych na As w wodach jezior i rzek wskazuje na występowanie szczepów β- i i γ-Proteobacteria, podczas gdy α-Proteobacteria, Firmicutes i Bacteroidetes są reprezentowane w mniejszym stopniu. reprezentowane w mniejszym stopniu. Natomiast z próbek wód gruntowych wyizolowano wyłącznie γ-Proteobacteria. wyizolowane z próbek wód gruntowych. Obecność Actinobacteria udokumentowano wyłącznie w butelkowanej wodzie mineralnej. wyłącznie w butelkowanej wodzie mineralnej. Ponadto przeprowadziliśmy badanie sekwencji DNA na genie kodującym arsB, błonową pompę wypływu As(III) związaną z opornością na arsen. związaną z opornością na arsen, dla wszystkich izolatów bakterii opornych na As. izolatów. Przeprowadzono analizę filogenetyczną nowo zsekwencjonowanych genów 16S rRNA i arsB w niniejszym badaniu, a także na dodatkowych danych 16S rRNA/arsB, które uzyskaliśmy wcześniej z jeziora Albano, z Tybru i ze studni w Bassano Romano. ze studni w Bassano Romano zlokalizowanej w Latium (Davolos i Pietrangeli, 2011). Ogólnie rzecz biorąc, różnorodność filogenetyczna bakterii opornych na As w wodach podziemnych w wodach podziemnych była bardzo ograniczona w porównaniu z wodami lentycznymi i lotycznymi. Wreszcie, nasze dane molekularne potwierdzają hipotezę, że horyzontalny transfer genów ars w środowiskach słodkowodnych zawierających As nie ogranicza się do blisko spokrewnionych genomów, ale zachodzi również pomiędzy genomów, ale występuje również między bakteriami, które są odległe z ewolucyjnego punktu widzenia. z ewolucyjnego punktu widzenia, wskazując tym samym, że takie zdarzenia genetyczne można uznać za źródło źródło odporności drobnoustrojów na toksyczność arsenu. --- CELE: Zbadanie potencjalnych czynników, w tym mutacji genów, pompy efflux i zmianę przepuszczalności związaną z opornością na chinolony Salmonella enterica izolowanych od pacjentów z ostrym zapaleniem żołądka i jelit oraz do oceny stopnia synergistycznego działania inhibitorów pompy efflux w połączeniu z cyprofloksacyną przeciwko opornym izolatom. METODY: Zbadano wzorce oporności przeciwdrobnoustrojowej pięćdziesięciu ośmiu izolatów Salmonella Salmonella. Pięć izolatów wybrano w celu zbadania mechanizmu oporności związaną z grupą chinolonów, w tym mutację w genie kodującym topoizomerazę genie kodującym topoizomerazę, zmienioną przepuszczalność komórek i ekspresję aktywnego systemu wypływu. Ponadto Ponadto oceniono połączenie antybiotyków i inhibitorów pompy wyrzutowej w celu w celu przezwyciężenia oporności drobnoustrojów. WYNIKI: Zbadano pięć izolatów Salmonella całkowicie opornych na wszystkie chinolony. chinolony. Wszystkie izolaty wykazywały zmiany w białkach błony zewnętrznej, w tym zanik niektórych lub wszystkich tych białek (Omp-A, Omp-C, Omp-D i Omp-F). Minimalne stężenie hamujące cyprofloksacyny określono w obecności/braku obecności/braku inhibitorów pompy efflux: cyjanku karbonylu m-chlorofenylohydrazonu, noradrenaliny i trimetoprimu. Minimalne stężenie hamujące dla dwóch izolatów były 2-4 razy niższe po dodaniu inhibitorów pompy wyrzutowej. dodaniu inhibitorów pompy wyrzutowej. Wszystkie pięć izolatów Salmonella poddano amplifikacji dla genów gyrA i parC i tylko dwa izolaty zostały zsekwencjonowane. S. Enteritidis 22 miał podwójne mutacje w kodonach 83 i 87 oprócz trzech mutacji w parC w kodonach 67, 76 i 80, podczas gdy S. Typhimurium 57 miał trzy mutacje w kodonach 83, 87 i 119, ale bez mutacji w parC. WNIOSKI: Inhibitory pompy effluksowej mogą hamować główny AcrAB-TolC w systemach Salmonella, które są głównymi pompami wyrzutowymi odpowiedzialnymi za oporność wielolekową u Gram-ujemnych izolatów klinicznych. --- W celu określenia związku determinantów oporności na tetracyklinę z wrażliwością na tigecyklinę wrażliwością na tetracyklinę, oporne na tetracyklinę pałeczki Salmonella spp. wyizolowane z próbek klinicznych i żywności z próbek klinicznych i żywności zostały przebadane pod kątem obecności determinantów oporności na tetracyklinę tetracykliny, wrażliwości na tigecyklinę i wpływu tetA na oporność na tigecyklinę. oporność na tigecyklinę. Ponadto, wpływ wielu mechanizmów oporności na oporność na tigecyklinę określono przy użyciu izolatu z mutacją ramR mutacją. Spośród 49 przebadanych izolatów Salmonella opornych na tetracyklinę, 32 były pozytywne dla tetA, 13 było pozytywnych dla tetB, 2 były pozytywne dla tetC i 1 izolat był dodatni zarówno dla tetA, jak i tetB. Minimalne stężenie hamujące stężenie (MIC) tigecykliny dla izolatów przenoszących tetA wahało się od 0,19 mg/L do 3mg/L (tryb 0,75 mg/L), podczas gdy MIC tigecykliny dla izolatów przenoszących tetB wynosił od 0,064 mg / l do 0,5 mg / l (tryby 0,25 mg / l i 0,38 mg / l), z wyłączeniem izolatu z tetA i tetB). Podwójne mutacje z przesunięciem ramki w kodonach kodonach 201, 202 i 203 zaobserwowano w częściowych sekwencjach genów tetA w w tych szczepach i w większości opublikowanych sekwencji genów tetA. Utwardzanie genów genów tetA z trzech izolatów zmniejszyło MIC tigecykliny, podczas gdy delecja ramR zwiększała MIC tigecykliny. Badanie to wskazuje, że gen tetA zmniejsza wrażliwość na tigecyklinę u Salmonella spp. na niskim poziomie. Z dodatkowe mechanizmy oporności, szczepy noszące tetA mogą osiągnąć punkt przełamania dla oporności na tigecyklinę. --- Plejotropowa oporność na leki jest złożonym zjawiskiem, które obejmuje wiele białek które razem tworzą sieć. Jednym z powszechnych mechanizmów oporności wielolekowej w komórkach eukariotycznych jest aktywny wypływ szerokiego zakresu ksenobiotyków poprzez ksenobiotyków przez transportery ABC (ATP-binding cassette). Saccharomyces cerevisiae jest często wykorzystywany jako model do badania takiej aktywności ze względu na funkcjonalne i strukturalne podobieństwa transporterów ABC do transporterów ssaków. ssaków. Liczne transportery ABC występują u ludzi, a niektóre z nich są związane z opornością nowotworów na chemioterapeutyki. Modulatory pompy efflux, które które zmieniają aktywność białek ABC są najbardziej obiecującymi kandydatami na leki do przezwyciężenia takiej oporności. Modulatory te mogą być syntetyzowane chemicznie lub izolowane ze źródeł naturalnych (np. alkaloidy roślinne) i mogą być również stosowane w leczeniu infekcji grzybiczych. w leczeniu infekcji grzybiczych. Istnieje kilka generacji syntetycznych modulatorów, które różnią się specyficznością, toksycznością i skutecznością, i są często są często stosowane dla innych efektów klinicznych. --- Transportery wypływu typu RND (ang. Resistance nodulation cell division) odgrywają główną rolę w odgrywają główną rolę w wewnętrznej oporności na różne środki przeciwdrobnoustrojowe u wielu bakterii bakterie Gram-ujemne. Tutaj oszacowaliśmy 12 genów transportera wypływu typu RND u Vibrio parahaemolyticus. Ponieważ VmeAB został już scharakteryzowany, sklonowaliśmy sklonowaliśmy pozostałe 11 genów transportera wypływu typu RND i scharakteryzowaliśmy je w Escherichia coli KAM33, szczepie nadwrażliwym na leki. KAM33 wyrażające VmeCD, VmeEF lub VmeYZ wykazały zwiększone minimalne stężenia hamujące (MIC) dla kilku środków przeciwdrobnoustrojowych. Dodatkowe cztery transportery typu RND były funkcjonalne jako pompy wypływowe tylko w przypadku koekspresji z VpoC, składnikiem błony zewnętrznej składnikiem błony zewnętrznej V. parahaemolyticus. Ponadto, VmeCD, VmeEF i VmeYZ koeksprymowane z VpoC wykazywały szerszą specyficzność substratową i nadawały wyższą odporność niż TolC E. coli. Mutanty delecyjne tych genów geny transportera zostały skonstruowane w V. parahaemolyticus. TM32 (ΔvmeAB i ΔvmeCD) miały znacznie obniżone MIC dla wielu środków przeciwdrobnoustrojowych oraz liczba żywotnych komórek po ekspozycji na dezoksycholan była znacznie zmniejszona. Szczepy, w których wszystkie 12 operonów zostało przerwanych, miały bardzo niskie MIC i znacznie niższe akumulację płynów w pętlach jelita krętego królika. Wyniki te wskazują, że odporność transportery wypływu typu podziału komórek nodulacji przyczyniają się nie tylko do oporności wewnętrznej, ale także do wywierania zjadliwości V. parahaemolyticus. --- Bakterie oporne na antybiotyki, w szczególności gatunki Gram-ujemne, stanowią stanowią poważne wyzwanie dla służby zdrowia. Przenikanie antybiotyków przez błonę zewnętrzną przez błonę zewnętrzną jest w dużej mierze zależne od nadrodziny porin, których zmiany przyczyniają się do oporności na antybiotyki. Serię opornych na antybiotyki izolatów E. coli uzyskano od pacjenta podczas seryjnego leczenia różnymi antybiotykami. antybiotykami. Sekwencja OmpC zmieniła się w trzech pozycjach podczas leczenia dając w sumie cztery warianty OmpC (oznaczone jako OmpC20, OmpC26, OmpC28 i OmpC33, w którym OmpC20 pochodzi od pierwszego izolatu klinicznego). My wykazać, że ekspresja poriny OmpC K12 w izolatach klinicznych obniża MIC, co jest zgodne ze zmodyfikowaną funkcją poriny przyczyniającą się do lekooporności. oporności na leki. Za pomocą szeregu testów ustaliliśmy, że trzy mutacje występujące między OmpC20 i OmpC33 modyfikują transport zarówno małych cząsteczek i antybiotyków przez błonę zewnętrzną. Skutkuje to modulacją oporności na antybiotyki, w szczególności cefotaksym. Pomiary przewodnictwa jednostkowego Pomiary przewodnictwa małych jonów wyizolowanych porin nie wykazują znaczących różnic między izolatami. Zatem oporność nie wydaje się wynikać z dużych zmian w wielkości porów. Struktury krystaliczne wszystkich czterech mutantów klinicznych OmpC i symulacje dynamiki molekularnej pokazują również, że rozmiar porów jest zasadniczo niezmieniony. Symulacje dynamiki molekularnej sugerują, że zaburzenie poprzecznego pola elektrostatycznego w strefie zwężenia zmniejsza cefotaksym przejście przez pory, co jest zgodne z danymi laboratoryjnymi i klinicznymi. Ta subtelna modyfikacja poprzecznego pola elektrycznego jest zupełnie innym źródłem oporu niż okluzja porów lub całkowite zniszczenie poprzecznego pola poprzecznego pola i wskazuje na nowy mechanizm, za pomocą którego poriny mogą modulować przenikanie antybiotyków przez błonę zewnętrzną. --- Systemy efflux bakterii chronią komórki przed antybiotykami i biocydami poprzez aktywne transportowanie związków z cytoplazmy i/lub peryplazmy, a tym samym ograniczając w ten sposób ich akumulację w stanie stacjonarnym w miejscu (miejscach) ich działania. Wpływ na skuteczność antybiotyków stosowanych w medycynie i hodowli zwierząt staje się coraz bardziej oczywisty. i hodowli zwierząt staje się coraz bardziej widoczny dzięki charakterystyce lekoopornych szczepów o zmienionych właściwościach wypływu leków. W większości przypadków W większości przypadków oporność na antybiotyki, w której pośredniczy wypływ, wynika ze zdarzeń mutacyjnych które skutkują ich podwyższoną ekspresją, a w przypadku pomp wyrzutowych o o szerokiej specyficzności substratowej, może nadawać oporność wielolekową (MDR) na strukturalnie niepowiązane antybiotyki. Wiedza na temat roli systemów efflux w w nadawaniu oporności na antybiotyki została z powodzeniem wykorzystana w przemyśle w przemyśle farmaceutycznym i częściowo przyczyniła się do opracowania nowych antybiotyków antybiotyków z klas makrolidów i tetracyklin, które omijają mechanizmy oporności oparte na mechanizmy oporności oparte na wypływie, które ograniczyły użyteczność kliniczną ich protoplastów. ich progenitorów. Terapeutyczna użyteczność związków, które hamują bakteryjne pompy bakteryjne pompy effluksowe i w ten sposób wzmacniają aktywność podawanego jednocześnie antybiotyku. antybiotyku pozostaje do zweryfikowania w warunkach klinicznych, ale podejście to podejście jest obiecujące w przyszłości w zakresie poprawy skuteczności i / lub rozszerzenia klinicznej użyteczności istniejących antybiotyków. W niniejszym przeglądzie omówiono potencjał dalszego wykorzystania wiedzy na temat oporności bakterii na antybiotyki oporności bakterii na antybiotyki w kierunku odkrywania i opracowywania nowych chemioterapeutyków. środków chemioterapeutycznych.
Podanie przykładów, w jaki sposób transportery molekularne przyczyniają się do oporności wielolekowej u bakterii.
Pompy wyrzutowe MDR zaczęły powodować problemy kliniczne stosunkowo niedawno, równolegle z szerokim stosowaniem antybiotyków w medycynie i jako suplementów w paszach dla zwierząt. Nasze analizy wskazują jednak, że te pompy wyrzutowe MDR nie powstały w wyniku niedawnych mutacji w genach kodujących transportery, które zmieniły ich specyficzność substratową.

Zamiast tego, takie pompy MDR są kodowane w genomach praktycznie wszystkich mikroorganizmów, więc geny te są obecne, a zatem wystarczy je aktywować, aby stały się problematyczne. Co więcej, często dochodzi do bocznego transferu genów między bakteriami, szczególnie w przypadku systemów kodowanych przez plazmidy, co sugeruje, że takie geny mogą być dość łatwo nabywane, nawet jeśli początkowo nie są obecne. Wreszcie, chociaż mutacje umożliwiające transporterom działanie na różnych typach substratów są rzadkie, eksperymenty i analizy filogenetyczne wskazują, że proste mutacje punktowe mogą łatwo zawęzić lub rozszerzyć specyficzność danego transportera w kierunku pojedynczej klasy związków (np. cukrów, aminokwasów lub leków).