Projekta nosaukums: DNS bakteriofāgu endolizīnu molekulārs dizains cīņai ar Gram-negatīvajām baktērijām
Projekta identifikācijas Nr.: lzp-2021/1-0050
Projekta izpildes termiņš: 2022. gada 1. janvāris – 2024. gada 31. decembris
Projekta kopējais finansējums: 299999,70 EUR
Projekta zinātniskais vadītājs: Dr.biol. Tatjana Kazāka
Kopsavilkums
Multizāļu rezistento baktēriju straujā izplatība liek pastiprināti domāt par alternatīvām šobrīd izmantotajām antibiotikām. Perspektīva jaunu antibakteriālu aģentu grupa ir endolizīni – baktēriju vīrusu (fāgu) enzīmi, kas noārda baktēriju šūnapvalka peptidoglikāna slāni un tādējādi noved pie šūnu osmotiskas līzes un bojāejas. Endolizīni ir efektīvi Gram-pozitīvo baktēriju iznīcināšanai, taču to pielietojumu Gram-negatīvajām baktērijām ierobežo ārējās membrānas klātbūtne šo organismu šūnapvalkos. Šajā projektā mēs fokusēsimies uz mērķtiecīgi modificētiem endolizīniem, kas spētu šķērsot Gram-negatīvo baktēriju ārējo membrānu un panākt šūnu līzi. Projektā tiks detalizēti pētīts līzes potenciāls (i) jauna tipa globulāram endolizīnam, kas tika atklāts Chivirus ģintij radniecīga fāga Enc34 genomā, un (ii) pieciem no E. coli fāgu genomiem izvēlētiem modulāriem endolizīniem. Šo proteīnu funkcionālā izpēte iekļaus to sapludināšanu ar dažādiem antimikrobiālajiem peptīdiem, lai radītu jaunus plaša spektra lītiskos aģentus. Projekta ietvaros izveidotajiem modificētajiem endolizīniem ir paredzams būtisks potenciāls cīņā ar tādiem Gram-negatīvajiem patogēniem, kā multizāļu rezistentās Salmonella, Pseudomonas, Klebsiella u.c.
Informācija publicēta 03.01.2022.
Projekta progress:
2022. gada 1. janvāris – 2023. gada 26. septembris
Šajā projektā mēs fokusējamies uz mērķtiecīgi modificētiem baktēriju vīrusu (fāgu) līzes fermentiem, endolizīniem, kas spētu no ārpuses šķērsot Gram-negatīvo baktēriju ārējo membrānu un panākt šūnu līzi. Pirmkārt, tiek detalizēti pētīts līzes potenciāls globulāram endolizīnam, kas tika atklāts Chivirus ģintij radniecīga fāga Enc34 genomā. Tas ir jauna tipa endolizīns, kas satur vairākus transmembrānu rajonus. Izrādījās, ka to klātbūtne nav savienojama ar sekmīgu proteīna ekspresiju un attīrīšanu, tādēļ šie rajoni tika deletēti. Negaidīti tika konstatēta nepilna garuma proteīna šūnu līzes spēja “no iekšpuses” , lai gan fāgu dzīves ciklā tam nepieciešama vēl citu proteīnu klātbūtne. Lai panāktu šūnu līzi “no ārpuses”, endolizīna gēns tika mākslīgi sapludināts ar dažādu antimikrobiālo peptīdu (AMP) kodējošajām sekvencēm. Tika iegūti un pārbaudīti 20 šādi jauktie proteīni. Daži no tiem uzrādīja nepārprotamu un vizuāli labi detektējamu šūnu līzi. Visaktīvākais izrādījās proteīns, kas saturēja t.s. AMP7 peptīdu endolizīna N-galā. Turpmākie pētījumi atklāja, ka lielu nozīmi aktivitātē spēlē arī pati “sapludinājuma” vieta jeb linkersekvences. No konstruktiem ar četriem dažādiem linkeriem tika atlasīts viens, kas visaktīvāk kavēja šūnu augšanu. Tas pagaidām ir mūsu pirmais šūnu inhibīcijas kandidāts. Par šiem jauna tipa endolizīniem un jau iegūtajiem rezultātiem tiek pašlaik gatavots zinātnisks raksts, kas tiks publicēts kādā no atvērtās pieejas tipa žurnāliem.
Otrkārt, strādājam ar desmit no E. coli fāgu genomiem izvēlētiem modulāriem endolizīniem. Arī šeit dažos gadījumos tika novērota aktīva šūnu līze “no iekšpuses”, kas, kā vēlāk izrādījās, labi korelēja ar līzi “no ārpuses”. Sevišķi izcēlās ferments, kuru dēvējam par El1. Šī fermenta klātbūtnē novērojami spēcīgi šūnu augšanas traucējumi, šūnu driskas un citas pazīmes par lītisko aktivitāti. Zīmīgi, ka aktivitāti izraisa tieši pats endolizīns, kas nav sapludināts ar AMP. Tas uzskatams par ļoti retu novērojumu. Pētījumi šajā virzienā turpinās saskaņā ar plānoto laika grafiku.
Informācija publicēta 26.09.2023.