Изучение инфекции клеток патогенных бактерий гигантскими бактериофагом phiKZ

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-74-10030

НазваниеИзучение инфекции клеток патогенных бактерий гигантскими бактериофагом phiKZ

Руководитель Якунина Мария Вячеславовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" , г Санкт-Петербург

Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-110 - Общая и молекулярная микробиология; вирусология

Ключевые слова Фаговая инфекция, гигантские бактериофаги, phiKZ, Pseudomonas aeruginosa, тубулино-подобные белки, регуляция транскрипции, ДНК-зависимая РНК-полимераза.

Код ГРНТИ34.15.31

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Открытие и широкое применение антибиотиков позволило вести чрезвычайно успешную борьбу со множеством заболеваний, вызываемых патогенными бактериями. Однако масштабное применение антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве привело к появлению и быстрому распространению штаммов патогенных бактерий, устойчивых к антибиотикам. Проблема осложняется тем, что 1) распространение антибиотикоустойчивых штаммов происходит быстрее, чем разработка новых антибиотиков; 2) появляются многочисленные штаммы, устойчивые сразу к нескольким антибиотикам (мультирезистентные штаммы); 3) антибиотики, применяемые для борьбы с рядом бактерий, высоко токсичны для человека. Природные враги бактерий, литические бактериофаги, в ходе эволюции выработали множество молекулярных механизмов, позволяющих им успешно и быстро инфицировать бактерии, развиваться в них, подавляя или модифицируя важные клеточные процессы, и, в конечном итоге, уничтожать зараженные бактерии. Благодаря этим свойствам бактериофаги рассматриваются, как перспективная основа для разработки новых препаратов для борьбы с антибиотикоустойчивыми штаммами. В последнее время исследователи также начали уделять внимание фаговым белкам, атакующим клетку снаружи (например, лизинам, ферментам разрушающих бактериальные стенки). На фоне все возрастающего интереса к использованию бактериофагов в практической медицине, путем подбора смесей бактериофагов (фаговых коктейлей) для борьбы с патогенными бактериями, начинает остро ощущаться недостаток фундаментальных данных о процессах, происходящих внутри бактериальной клетки, при инфекции ее фагами. Целью данного проекта является комплексное изучение инфекции бактериальных клеток представителями phiKZ-родственных гигантских бактериофагов, часто используемых в работах по созданию новых антимикробных фаговых препаратов. PhiKZ-родственные фаги инфицируют широкий спектр бактерий, в том числе и клинически важные патогены родов Pseudomonas, Yersinia и Salmonella, для которых характерна устойчивость к антибиотикам [1–3]. В связи с этим phiKZ и родственные ему фаги рассматриваются как компоненты фаговых коктейлей для лечения инфекций, вызванных этими бактериями [4–8]. Для разработки более эффективных и безопасных антибактериальных средств на основе этих фагов и кодируемых ими белков необходимо исследовать развитие фаговой инфекции внутри бактериальных патогенов. Данная группа фагов обладает существенными отличиями от ранее изученных бактериофагов: (1) для транскрипции геномов большинства фагов этой группы не требуется ДНК-зависимая РНК-полимераза (РНКП) клетки-хозяина [1]; (2) в геномах этих фагов, по-видимому, закодированы две собственные РНКП, относящиеся к классу многосубъединичных, которые ранее у фагов не были обнаружены [1,3,9–11]; (3) в ходе инфекции клеток фагами внутри клетки формируются структуры подобные тубулиновым микротрубочкам и ядру эукариотических клеток [12,13]. Комплексное изучение развития инфекции бактерий представителями этой группы бактериофагов не только имеет значение для разработки новых антибактериальных средств на их основе, но также оправдано потому, что за счет очень крупных геномов эти фаги кодируют большое количество белков с неизвестными функциями, многие из которых могут оказаться цитотоксическими.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Белоусова В.В, Курдюмова И.В, Якунина М.В. Состояние бактериальной ДНК в ходе инфекции клеток бактериофагом phiKZ XXI Зимняя молодежная школа по биофизике и молекулярной биологии.Тезисы докладов Молодежной конференции. Том 2, с.24-25 (год публикации - 2020)

2. Данилова Я.А., Белоусова В.В., Моисеенко А.В., Вишняков И.Е., Якунина М.В., Соколова О.С. Maturation of Pseudo-Nucleus Compartment in P. aeruginosa, Infected with Giant phiKZ Phage Viruses, 12(10), 1197 (год публикации - 2020)
10.3390/v12101197

3. Данилова Я., Якунина М., Моисеенко А., Белоусова В., Вишняков И., Соколова О. Electron Tomography Revealed Compact DNA in the Nucleus-like Compartment, Formed in the Bacterial Cell During Infection by the phiKZ Bacteriophage Microscopy and Microanalysis (год публикации - 2020)
10.1017/S1431927620020127

4. Орехова М.М., Белоусова В.В., Морозова Н.Е., Вишняков И.Е., Якунина М.В. Регуляция ранней Транскрипции у гигантского бактериофага phiKZ Гены и Клетки, XV, №3, Приложение, стр 195 (год публикации - 2020)

5. Антонова Д.А., Якунина М.В. Использование флуоресцентной микроскопии в исследовании заражения клеток бактериофагом phiKZ МАКС Пресс (год публикации - 2021)

6. Гарридо НД, Орехова М.М., Лунг ЮТЭЛВ, Литвинова А.И., Рамлаул К, Артамонова Т.О., Мельников А.С., Сердобинцев П.Ю., Эйлетт, К. ХС, Якунина М.В Structure of the bacteriophage PhiKZ non-virion RNA polymerase Nucleic Acids Research, Volume 49, Issue 13, Pages 7732–7739 (год публикации - 2021)
10.1093/nar/gkab539

7. М. Орехова, И. Вишняков, Д. Антонова, В. Белоусова, И. Курдюмова, Т. Артамонова, М. Якунина The nucleus-like shell takes part in the regulation of the phiKZ bacteriophage genome transcription FEBS Open Bio, Volume 11, Issue S1, P.191 (год публикации - 2021)

8. Антонова Д. А., Ничипоренко А. С., Усатых А. А., Якунина М. В. Перераспределение ДНК бактерии Pseudomonas аeruginosa в клетке во время инфекции бактериофагом phiKZ 3-й Российский микробиологический конгресс (г. Псков, 26 сен. – 1 окт. 2021 г.) : материалы конгресса, с. 140 (год публикации - 2021)

9. Антонова Д.А., Зотова А.Д., Усатых А.А., Морозова Н.Е., Якунина М.В. Характеризация флуоресцентных белков для изучения морфологических перестроек внутри одиночных бактериальных клеток при инфекции бактериофагом phiKZ с помощью оптической микроскопии Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки (год публикации - 2022)
10.18721/JPM

Публикации