Augustinus Fonden - Chemical-genetic probing of the role of the bacterial toxin-antitoxin system HigBA in antibiotic tolerance

Projekter: ProjektForskning

Projektdetaljer

Beskrivelse

Antibiotikaresistens er en verdensomspændende trussel mod vores sundhed. Hvis denne udvikling fortsætter, så vil de få tilbageværende virksomme antibiotika ikke kunne anvendes i fremtiden. Den hastighed, hvormed nye antibiotikaresistente mutationer opstår og spredes, bliver mere og mere udtalt i landbrug, på hospitaler og i samfundet generelt. Nye antibiotika er derfor nødvendige for at kunne bekæmpe denne trussel. Grundet manglende økonomiske incitamenter, så har den farmakologiske og bioteknologiske industri ikke udvist interesse i udviklingen af nye antibiotika. Foruden mutationer, der fører til antibiotikaresistens, så kan bakterier også udvikle tolerance overfor antibiotika ved en mekanisme, der ikke forudsætter mutationer i bakteriernes DNA. Denne mekanisme er på engelsk kendt som ”persistence”. Ved denne mekanisme indtræder en sub-population af bakterieceller i en form for hviletilstand. Dette sker ved at bakterierne producerer toksiner, der hæmmer cellernes vækst, hvorved bakterierne midlertidigt bliver tolerante overfor antibiotika. Når bakterierne ikke længere udsættes for antibiotika, så genoptager de væksten. Høje niveauer af disse toksiner kan dog også slå bakterien ihjel. Nogle af toksinerne produceres sammen med et ”antitoksin”, der holder toksinerne inaktive i fravær af antibiotika. Toksinerne aktiveres, når bakterierne udsættes stress omstændigheder, der fører til skader på DNA´et. Netop denne type af skader opstår, når bakterier udsættes for antibiotika rettet mod DNA-replikation. Det er dog uklart, hvordan toksin-antitoksin par (også kendt som TA systemer) interagerer under antibiotika stress. Det er yderst vigtigt at vide, om et givent TA system øger det bakterielle celledrab forårsaget af antibiotika, eller om TA systemet gør bakterien bedre rustet til at tolerere antibiotika. I dette projekt vil vi udvikle ”drug tolerance” profiler for et toksin-antitoksin system, som er udbredt blandt bakterier, herunder patogene stammer. HigBA koder for et mRNA-kløvende toksin (HigB), samt dets matchende antitoksin (HigA), der holder toksinet i skak. HigBA er velkarakteriseret i modelorganismen Caulobacter crescentus, hvor systemet udelukkende induceres ved DNA skader. Vi vil teste effekten af HigBA på bakteriens tolerance overfor kemiske forbindelser ved at sammenligne væksten af HigB-kodende, HigB ikke-kodende, samt hyperaktiv HigB-kodende stammer, når disse udsættes for forskellige forbindelser fra et kemisk bibliotek. Vi vil også screene Psuedomonas aeruginosa, med eller uden dets higA/higB gener, for at teste genernes bidrag til ”drug tolerance” i dette opportunistiske patogen. De resulterede ”drug tolerance” profiler vil kunne understøtte et kvalificeret valg af antibiotika mod bakterier, der indeholder HigBA, og vil ydermere kunne vise, om der er en fælles HigBA-associeret sensitivitet overfor kemiske forbindelser hos to fjernt beslægtede bakterier. Det er endvidere muligt, at projektet kan føre til identifikation af kemiske forbindelser, der kan fungere som udgangspunkt (dvs. ”leads”) i udviklingen af nye antibiotika.
StatusAfsluttet
Effektiv start/slut dato01/07/201731/12/2018