A systematic study for evolution of bacterial drug resistance: Phenotype to genotype
Antibiyotik direncinin evrimine dair sistematik bir çalışma: Fenotipten genotipe
- Tez No: 392274
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ERDAL TOPRAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Genetik, Mikrobiyoloji, Biology, Genetics, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Bilimleri ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Bakteri direnci dünyada çapında sağlığını tehdit eden önemli bir sorundur. Bir çok çalışma bakterilerin tedavi esnasında maruz kaldığı ilaca karşı direnç kazandığını ispatlamıştır. Ancak yeni çalışmalar bakteri hücrelerinin bir antibiyotiğe direnç kazanırken, hiç maruz kalmadığı başka antibiyotiklere karşı da direnç kazandığını ispatlamıştır. Çapraz direnç denen bu soruna çözüm bulmak günümüzde önemli bir hal almıştır. Bu konuda bir çok çalışma yapılsa dahi sistematik çalışmaların yetersizliğinden ötürü çapraz direncin mekanizması yeterince bilinmemektedir. Bu sistematik çalışma genotipik ve fenotipik çalışmalarıyla çaprak direnç mekanizmasının daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır. Genetikleri tamamen aynı (izojenik) 88 Escherichia Coli hücresi 22 farklı ilaca 21 gün boyunca maruz bıraktırılarak direnç kazandırıldı. Her ilaç için iki hücreye yüksek miktarda ilaç verilip kuvvetli seçilimle, iki hücreye daha az miktarda ilaç verilip zayıf seçilimle direnç kazandırılarak iki farklı seçilim denenmiştir. Direnç kazanan hücrelere phenotip analizi yapılmış ve digger ilaçlara karşı direnç seviyelerine bakılmıştır. Ayrıca dirençli hücrelerin tamamının genetic analizi Illumina tüm genom dizilimi ile yapılmıştır. Sonuçlar göstermiştir ki kuvvetli seçilimle direnç kazanan hücreler daha kuvvetli çapraz direnç kazanırken, zayıf seçilimle direç kazanan hücreler daha zayıf çapraz direnç kazanmıştır. Aynı şekilde kuvvetli dirençle seçilen hücrelerdeki mutasyon sayısı daha fazla olup, mutasyon yolundaki mutasyon sayısı yine zayıf seçilimlilerden daha fazladır. Bu çalışmanın bir diğer önemli bulgusu aminoglikozit sınıfına direnç kazanan bakterilerin diğer bütün ilaç gruplarına karşi çapraz hassaslık kazanmasıdır. Aynı çapraz direnç gibi, aminoglikozite dirençli bakteriler hiç direnç kazanmamamış bakterilere kıyasla daha düşük ilaç konsantrasyonlarında ölebilmektedir. Bunun sebebi olarak da trkH genindeki mutasyon tespit edilmiştir. Bu çalışma antibiyotik direncinin genetik sebeplerinin fenotipik özelliklere etkisini göstererek antibiyotik direncinin anlaşılması açısından önemli olup, seçilimin antibiyotik direncini etkileyen önemli bir faktör olduğunu ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Bacterial drug resistance is a worldwide problem threatening millions of lives. Several studies showed that bacteria develop direct resistance against an antibiotic compound used throughout treatment. However, recent studies demonstrated that resistance to one antibiotic can pleiotropically lead to resistance to other antibiotics, a concept known as cross-resistance, imposing serious limitations for combating against infectious diseases. Therefore, slowing down evolution of cross-resistance is critical and important task for developing effective antibiotic therapies. Despite its importance, mechanisms behind cross-resistance are not well understood due to lack of systematic studies. Here in this systematic study, we aim to provide a better understanding of evolution of antibiotic resistance using state of the art genetic tools. In this study, we evolved 88 initially isogenic Escherichia coli populations against 22 different antibiotics for 21 days. For each drug, two populations were evolved under strong selection and two populations were evolved under mild selection. Representative clones from each evolved population were phenotyped against all 22 drugs we used in our experiments and their resistance levels were carefully quantified. Furthermore, these clones were genotyped by Illumina whole genome sequencing and resistance-conferring mutations were identified. Bacterial populations evolved under strong selection acquired stronger resistance against higher number of antibiotics compared to populations evolved under mild selection. Strongly selected populations also acquired higher number of mutations compared mildly selected populations and there mutations were found to be more pathway specific among strongly selected populations. Finally, populations evolved against aminoglycosides were found to develop hypersensitivity against several other antibiotic classes due to mutations in trkH gene, coding for a membrane protein. Our study provides a thorough understanding for phenotype to genotype in the context of antibiotic resistance and demonstrates that selection strength is an important parameter contributing to the complexity of evolution of antibiotic resistance.
Benzer Tezler
- Lökosit ve trombositten zengin fibrinin antimikrobiyal özelliğinin değerlendirilmesi: In-vito pilot çalışma
Evaluation of antimicrobial properties of leukocyte and platelet-rich fibrin: In-vitro pilot study
SEDA CİRİTCİ KABAKLI
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2022
Diş HekimliğiÇukurova ÜniversitesiPeriodontoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZCAN
- Gümüş nanoparçacıklarla ve oksitetrasiklinle modifiye edilmiş süper emici antibakteriyel hidrojellerin sentezi
Synthesis of superabsorbent antibacterial hydrogels modified with silver nanoparticles and oxytetracycline
MEHRDAD NIKANFARD
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BARSBAY
- Üç farklı ototopikal solüsyonun orta ve iç kulağa etkilerinin araştırılması (deneysel çalışma)
Effects of three different ototopical solutions on middle and inner ear (experimental study)
HALİL ÇALIŞKAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2015
Kulak Burun ve BoğazGATAKulak Burun Boğaz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT SALİHOĞLU
- Şant ile ilgili enfeksiyon nedeniyle tedavi almış çocukların retrospektif değerlendirilmesi
Retrospective evaluation of pediatric patients treated for shunt related infections
EMRE DİNCER
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2012
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıSağlık BakanlığıÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZAN DALGIÇ
- Sigaraya maruz bırakılan ratlarda oluşturulan deneysel periodontitis modelinde sistemik olarak uygulanan antioksidanların kemik rezorpsiyonu üzerine etkilerinin değerlendirilmesi
Evaluation of the effects of systemically applied antioxidants on bone resorption in the experimental periodontitis model created in rats exposed to smoking
FATİH MEHMET ÇİMEN
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2023
Diş HekimliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiPeriodontoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE PİRİM GÖRGÜN