Η παγκόσμια κρίση στον τομέα της υγείας λόγω της ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά
έχει προκύψει από τότε που η χρυσή εποχή της ανακάλυψης τους έφτασε στο τέλος
της, πριν από δεκαετίες. Επί του παρόντος έχει ανιχνευθεί ανθεκτικότητα σε όλα τα
αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται σε κλινική εφαρμογή και μόνο μερικά νέα
φάρμακα παραμένουν στη φαρέτρα των αντιμικροβιακών ουσιών. Η κατανόηση των
μοριακών μηχανισμών που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να αντισταθούν στη
δράση των αντιμικροβιακών είναι κρίσιμη για την αναγνώριση των παγκόσμιων
προτύπων ανθεκτικότητας. Ενώ, ο επιπολασμός της ανθεκτικότητας που
παρατηρείται στα περιβαλλοντικά βακτήρια περιλαμβάνει συχνά νέους μηχανισμούς
που δεν συναντώνται τυπικά σε κλινικά απομονωθέντα ανθεκτικά στελέχη. Αυτό
εγείρει το ερώτημα εάν η μελέτη αυτών των μηχανισμών μπορεί να βελτιώσει την
κατανόησή μας για την παγκόσμια ανάπτυξη ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά. Ως εκ
τούτου, η μελέτη των χαρακτηριστικών που συμβάλλουν στην επιβίωση υπό
επίδραση με αντιβιοτικά στο αρνητικό κατά gram βακτήριο του εδάφους
Pseudomonas putida KT2440 παρουσιάζει ενδιαφέρον. Για το σκοπό αυτό, η
παρούσα εργασία εστιάζει σε δύο πτυχές της βακτηριακής απόκρισης στην επίδραση
με αντιβιοτικά : την επίδραση του οξειδωτικού στρες στη απόκτηση ανθεκτικότητας
στα αντιβιοτικά και την επίδραση της μεταγραφικής και μεταφραστικής πιστότητας
στην επιβίωση κατά την επίδραση με αντιβιοτικά. Συγκεκριμένα, αυτή η εργασία
εξετάζει εάν τα τρία συστατικά του "Συστήματος επιδιόρθωσης GO" (mutM, mutY,
mutT) και το κύριο συστατικό της απόκρισης OxyR (ahpC) παρουσιάζουν διαφορές
στη μεταλλαξιμότιτα, σε γονίδια που σχετίζονται με ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά
υπό συνθήκες οξειδοαναγωγής ανισορροπίας. Επιπλέον, διερευνάται σε ποιο βαθμό
αυτοί οι ρυθμοί μεταλλάξεων συσχετίζονται με τη μετατόπιση της ελάχιστης
ανασταλτικής συγκέντρωσης (MIC) που παρατηρείται μεταξύ διαφόρων αντιβιοτικών
ή μεταξύ του ίδιου αντιβιοτικού και γενετικού υποβάθρου αλλά για διαφορετικές
κυτταρικές συνθήκες που σχετίζονται με την εξάντληση του NADPH. Η δεύτερη
πτυχή αυτής της εργασίας εξετάζει εάν ο διαφοροποιημένος φαινότυπος που
προκύπτει από την ενσωμάτωση μεταγραφικών και μεταφραστικών σφαλμάτων στον
μηχανισμό γονιδιακής έκφρασης μπορεί να είναι ευεργετικός για την επιβίωση των
βακτηρίων υπό συνθήκες στρες, όπως η επίδραση με αντιβιοτικά. Συνοπτικά, ο
στόχος αυτής της έρευνας είναι να διαφωτίσει τους διάφορους παράγοντες που
επιτρέπουν στα βακτήρια να προσαρμοστούν στο στρες που προκύπτει από την
παρουσία αντιβιοτικών και τελικά να αποκτήσουν την επιθυμητή ανθεκτικότητα.
(EL)
The global health crisis of antibiotic resistance has arisen since the golden age of
antibiotic discovery came to an end decades ago. Resistance has been detected against
all antibiotics currently in clinical use, and only a few novel drugs remain in the
pipeline. Comprehending the molecular mechanisms that bacteria utilize to resist the
action of antimicrobials is critical to recognizing global patterns of resistance. While,
the prevalence of antibiotic resistance in environmental bacteria frequently involves
novel mechanisms that are not typically observed in clinical isolates of resistant
strains. This raises the question of whether the study of these mechanisms can
enhance our understanding of the global development of resistance to antibiotics.
Therefore, the study of traits that contribute to survival under antibiotic treatment in
the gram-negative soil bacterium Pseudomonas putida KT2440 is of interest. Τo this
end, this work focuses on two aspects of bacterial behavior in response to antibiotic
treatment: the impact of oxidative stress on the accumulation of antibiotic resistance
and the effect of transcriptional and translational fidelity on survival during antibiotic
treatment. Specifically, this work examines whether the three components of the "GO
repair system" (mutM, mutY, mutT) and the major component of OxyR responce
(ahpC) exhibit different mutational rates to antibiotic resistance-related genes under
redox imbalance conditions. Additionally, it is investigated to what extent these
mutational rates are correlated with the shift of minimum inhibitory concentration
(MIC) that is observed between various antibiotics or between the same antibiotic and
genetic background but for different cell treatments related to NADPH depletion. The
second aspect of this work examines whether the altered phenotype that is followed
by the incorporation of transcriptional and translation errors into the gene expression
machinery can be beneficial for bacterial survival under stress conditions, such as
antibiotic treatment. In summary, the objective of this research is to shed light on the
various factors that enable bacteria to adapt to antibiotic stress and ultimately acquire
the desired resistance.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
