Полиамины как фактор множественной стрессорной устойчивости Escherichia Coli

• Автор: Шумков, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 03.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Обзор литературы.

1.1. Адаптация клеток ii i к стационарной фазе роста. субъединица РНКполимеразы

1.1.1. Общие механизмы адаптации микроорганизмов к стрессу

1.1.2. субъединица РНКполимеразы

1.1.3. Транскрипционная регуляция о

1.1.4. Трансляционная регуляция

1.1.5. Регуляция стабильности белка

1.1.6. Регуляция активности

1.2. Механизмы адаптации ii i к кислотному стрессу

1.2.1. Условия развитию кислотного стресса i i
1.2.2. Системы кислотоустойчивости . i
1.3. Механизмы множественной устойчивости ii i к антибиотикам, основанные на ограничении их поступления в клетку и активном выбросе.
1.3.1. Ограничение поступления ксснобиотков в клетку
Структурные особенности поринов
Регуляция поринового состава мембраны
1.3.2. Активный выброс из клетки. Многоцелевые системы выброса
и их регуляция
1.4. Роль полиаминов в обеспечении процессов жизнедеятельности микроорганизмов
1.4.1. Виды биогенных полиаминов. Пути регуляции
их внутриклеточной концентрации.
1.4.2. Биосинтез и деградация полиаминов
1.4.3. Физиологическая роль полиаминов
Взаимодействие полиаминов с ДНК
Влияние полиаминов на биосинтез нуклеиновых кислот.
Влияние полиаминов на белковый обмен.
Взаимодействие с мембранами и регуляция синтеза фосфолипидовЗА
Роль полиаминов в регуляции транспортных процессов.
Роль полиаминов в адаптации к стрессу
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследовании.
2.1. Объекты исследования.
2.2. Культивирование микроорганизмов
2.3. Определение активности галактозидазы.
2.4. Определение содержания полиаминов в клетке и среде.
2.5. Выделение плазмидной ДИК из клеток . i.
2.6. Трансформация . i плазмидной ДНК.
2.7. Транспортная активность пориновых каналов
2.8. Минимальная ингибиторная концентрация антибиотиков
2.9. Определение концентрации ацетата
2 Статистическая обработка.
РЕЗУЛЬТАТЫ.
ГЛАВА 3. Полиамины как фактор регуляции экспрессии при переходе культуры ii i в стационарную фазу
3.1. Роль экзогенных полиаминов в регуляции транскрипции в зависимости от фазы роста периодической культуры Е. i и глюкозпого голодания
3.2. Полиамипы как фактор посттранскрипциопной регуляции
3.3. Роль полиаминов в регуляции экспрессии в клетках иолиаминдефицитпых мутантов Е. i
ГЛАВА 4. Роль иолиамииов в адаптации Е. i к кислотному стрессу
4.1. Влияние продуктов обмена ii i на экспрессию
4.2. Зависимость экспрессии от органических кислот
как продуктов обмена Е. i.
4.3. Полиамины как элемент системы адаптации клетки к кислотному стрессу, вызванному действием органических кислот
4.4. Зависимость внутриклеточного содержания полиаминов
от экспрессии .
ГЛАВА 5. Полиамипы как фактор устойчивости Е. i к антибиотикам
5.1. Роль полиамииов в формировании антибиотикорезистентности Е. i
в условиях стрессовых воздействий
5.2. Зависимость внутриклеточного содержания полиамииов
от действия антибиотиков.
5.3. Эффект антибиотиков на уровень экспрессии
5.4. как фактор адаптации Е. i к разным i антибиотиков .
5.4. Ограничение проницаемости внешней мембраны Е. i как механизм защиты от антибиотиков.
ГЛАВА 6. Обсуждение результатов.
6.1. Роль полиамииов в регуляции экспрессии при переходе культуры ii i в стационарную фазу
6.2. Путресции как фактор адаптации ii i к кислотному стрессу.
6.3. Полиамины как фактор развития множественной антибиотикоустойчивости ii i
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Поскольку в условиях голодания бактериальная клетка не имеет возможности синтезировать новые аминокислоты, часть имеющихся в клетке белков разрушается в процессах регулируемого протсолиза , v, а , . При этом топологические изменения ДНК, часто наблюдаемые при стрессе, могут рассматриваться с одной стороны как сенсорная система, воспринимающая изменения внешней среды, а с другой как механизм глобальной регуляции транскрипции, обеспечивающий адаптацию к неблагоприятному воздействию путм изменения экспрессии адаптивных генов , v, ivii, . Такие изменения возможны в результате колебания уровней специфических компонентов клетки, участвующих в регуляции топологии ДИК, в частности, полиаминов Ii, . В последние годы появляется вс больше оснований говорить об участии системы ощущения кворума в регуляции адаптивных реакций микроорганизмов при переходе в стационарную фазу , , , ii, , . Для . Vi, , способны взаимодействовать с xподобпым белком i . Кроме того, показано, что некоторые гены . IIполимеразы, так и системой ощущения кворума , . Известно, что бактерии, подвергшиеся стрессу, активно используют альтернативные офакторы РИКполимеразы для регуляции метаболизма и активизации адаптивного ответа , , i, , i, , vv, , i, , , . Ii, . Это способствует формированию адекватного и скоординированного ответа клетки па стрессовое воздействие, офакторы, специфически регулирующие экспрессию генов зависимого от них регулона одновременно могут влиять па инициацию транскрипции генов другой регуляторной сети. При этом различные регулоиы объединяются в согласованно функционирующие модулоиы, что позволяет клетке переживать более жсткие условия среды. Механизм этого явления может быть связан с изменением суперспирализации ДНК что приводит к изменению кинетических параметров промоторов, с присутствием в данном регулонс генов, продукты которых сами являются транскрипционными регуляторами либо с простым перекрыванием областей влияния различных регуляторных факторов. РНКполимеразы ii i способствует приспособлению клетки к голоданию, а также обеспечивает реализацию достаточно широкого круга явлений, которые имеют значение при вступлении культуры в стационарную фазу Ii, . Сюда относятся устойчивость к тепловому , и осмотическому i, видам шока, действию ближнего ультрафиолета v, , продуцирование кислой фосфатазы i, , катал азы vv, и другое. Поскольку может активировать транскрипцию генов , кодирующих глутаматдекарбоксилазы . В целом, управляет экспрессией около генов . Именно это обеспечивает возможность участия о в адаптации к широкому спектру стрессовых воздействий и подтверждает е роль как одного из ключевых транскрипционных ршуляторов в физиологии . Вместе с тем, белки, синтезируемые на компонентах регулона, составляют лишь небольшую часть цитоплазмы. Их продукты обеспечивают поддержание основных физиологических процессов и вносят некоторый вклад в развитие адаптивного ответа , . Тем не менее, является мощнейшим фактором приспособления ко многим видам стресса, поэтому необоснованная активация рсгулона для клетки чрезвычайно невыгодна. В связи с этим, необходима очень топкая система регуляции , которая позволила бы предотвратить излишние энергозатраты в условиях стрессового воздействия. Такая сложная сеть регуляторных факторов, обеспечивающих точную настройку экспрессии в ответ на стрессовое воздействие, функционирует при участии нормальных продуктов метаболизма микроорганизмов, в том числе полиаминов , , i, . Хотя основной вклад в регуляцию экспрессии вносят трансляция и стабильность белка i, , транскрипция также участвует в повышении его внутриклеточного содержания при переходе к стационарной фазе роста. В этих условиях активируются но меньшей мере 4 промотора данного гена, в том числе, зависимые , в то время как при экспоненциальном росте работают лишь два промотора, причем относительно слабых . Исследования возможных сигнальных молекул, активирующих транскрипцию , позволили выявить положительную корреляцию между уровнем его экспрессии и концентрацией некоторых метаболитов i, i, .