Investigation of mutations in penicillin binding proteins in vancomycin-resistant enterococci and development of new ınhibitors as drug alternatives
Vankomisine dirençli enterokoklarda penisilin bağlayan proteinlerdeki mutasyonlarin araştirilmasi ve ilaç alternatifi olarak yeni inhibitörlerin geliştirilmesi
- Tez No: 921544
- Danışmanlar: PROF. DR. ZÜHTÜ TANIL KOCAGÖZ, DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP KANLIDERE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Eczacılık ve Farmakoloji, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Pharmacy and Pharmacology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Son yıllarda yükseliş gösteren vankomisine-dirençli enterokoklar (VRE), vankomisine direnç göstermeleri nedeniyle küresel bir sağlık sorunu haline gelmiştir. Penisilin-bağlayan proteinler (PBP'ler) bakteriyel hücre duvarı biyosentezi için gereklidir. Bu çalışmada, vankomisine karşı dirence yol açan hücre duvarında çapraz bağlardan sorumlu olan peptitlerdeki D-Ala-D-Lak dönüşümlerine uyum için PBP'lerde bir değişiklik olup olmadığını araştırdık. Bu amaçla, vankomisine-duyarlı (VSE) ve VRE E. faecalis PBP'lerindeki mutasyonları ve bunların enzim işlevi üzerindeki etkileri hesaplamalı ve deneysel analizlerle araştırılmıştır. PBP'lerin nükleotit dizileri GenBank veri tabanından alınmış, hizalanmış ve sonuçlar PCR ile çoğaltılan ve Sanger yöntemi ile dizilenen klinik izolatlardan elde edilen verilerle karşılaştırılmıştır. Altı YMA PBP'den üçü, PBP1B'nin aktif bölgesinde daha önce tanımlanmamış bir mutasyon da dahil olmak üzere amino asit ikameleri göstermiştir. Homoloji modelleme ve afinite incelemeleri, bu mutasyonun doğrudan enzimin substrat-bağlanma bölgesini barındıran“aktif yarık”içinde konumlandığını ve substrat tercihinde doğal D-Ala-D-Ala'dan değişmiş D-Ala-D-Lak'a bir kayma ile sonuçlandığını ortaya koymuştur. Bu, vankomisin direnci ile ilişkili bir PBP'deki aktif bölge mutasyonunu gösteren ilk çalışma ve dirençle ilişkili bağlaçlara ilgi gösteren, adaptif bir enzim tercihini göstermektedir. Bu adaptasyona yanıt vermek amacıyla, afinitesinin arttığı değişen substratı taklit ederek PBP'leri inhibe etmek için, serbest D-Ala-D-Lak dipeptit tuzakları sentezlenmiştir. Antimikrobiyal duyarlılık ön deneylerinin sonuçları, sentez sürecinde karşılaşılan zorluklara rağmen umut vericidir. Bu bulgular, vankomisin direncinin arkasındaki moleküler mekanizmaları anlamamıza katkıda bulunmakla beraber, VRE'ye karşı alternatif ilaç geliştirme çalışmaları için alternatif bir yol göstermekte ve daha sonraki araştırmalar için bir temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
The rise of vancomycin-resistant Enterococci (VRE) in recent years has become a global health burden due to their resistance to vancomycin. Penicillin-binding proteins (PBPs) are vital for cell wall synthesis and play a crucial role in resistance. This study investigated the changes in PBPs, play a role in adaptation to the changes of D-Ala-D-Lac in pentapeptides responsible for cross-links in peptidoglycan synthesis. For this purpose, computational and experimental analyses of PBPs in vancomycin-susceptible (VSE) and VRE strains were investigated to identify mutations and their impact. Sequence data of PBPs from GenBank was collected, aligned, and the results were compared with PBP gene sequences from clinical isolates that were amplified and sequenced using the Sanger method. Three of the six PBPs exhibited amino acid substitutions, including a previously unidentified mutation within the active site of PBP1B. Homology modeling and affinity analysis revealed that this mutation is located inside the substrate-binding site of the enzyme“active cleft”, resulting in a shift in substrate preference from native D-Ala-D-Ala to the altered D-Ala-D-Lac. This is the first study of an active-site mutation in a PBP associated with vancomycin resistance, which demonstrates an adaptive enzyme preference favoring resistance-associated ligands. Free D-Ala-D-Lac molecules were synthesized to inhibit PBPs by mimicking their substrate. Despite the challenges encountered during the synthesis, the preliminary antimicrobial tests exhibited promising results. These findings contribute to our understanding of molecular mechanisms behind vancomycin-resistance, suggest a potential direction for alternative drugs against VRE, and provide a basis for further research.
Benzer Tezler
- Vankomisin, metisilin duyarlı teikoplanin dirençli bakterilerin direnç paternlerinin belirlenmesi
Determination of resistance patterns of vancomycin, methicillin-sensitive teicoplanin resistant bacteria
NALİN GÜMÜŞÇÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MikrobiyolojiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiTıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUMRUL GÜLEN
- Minimal inhibitör konsantrasyon altında ve üstündeki antibiyotik konsantrasyonlarına maruz bırakılan enterokoklarda Beta-laktam ve aminoglikozid antibiyotiklere karşı direnç gelişiminin araştırılması
Investigation of resistance development in enterococcus strains at SUB-MIC and SUPRA-MIC levels of penicillin G, ampicillin; gentamicin and streptomycin
ABDÜLKERİM SUAT SARIBAŞ
- Gen kontrol bölgelerinde yönlendirilmiş mutagenez ile yapılacak değişikliklerin ekspresyon üzerine etkilerinin penisilin asilaz (PA) modelinde incelenmesi ve ilgili klonda ekspresyonun gerçekleştiği promotorun belirlenmesi
The investigation of the effects of the modifications introduced by site-directed mutagenesis on the gene kontrol region on the penicillin acylase (PA) model system and determination of the promotor from which gene expression directed
SALİHA İŞSEVER ÖZTÜRK
- Kolorektal kanser tanısı almış hastalarda DNA hasarının incelenmesi ve DNA hasarı üzerine beta glukanın onarıcı rolünün araştırılması
Investigation of DNA damage in patients with colorectal cancer and investigation of the repairing role of beta-glucan on dna damage
NİLAY UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Moleküler TıpSanko ÜniversitesiMoleküler Tıp Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NECLA BENLİER
- Hastane kökenli Stenotrophomonas maltophilia suşlarında prognozla ilişkili genetik karakterlerin irdelenmesi
Investigation of the prognostic genetic characteristics of the hospital-acquired Stenotrophomonas maltophilia strains
FUNDA DOĞRUMAN AL
Doktora
Türkçe
2016
MikrobiyolojiAnkara ÜniversitesiTemel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR SERDAR DİKER