ДНК-ПРОТЕКТОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ ПОЛИАМИНОВ КАК ФАКТОР РЕЗИСТЕНТНОСТИ ESCHERICHIA COLI К ЛЕВОФЛОКСАЦИНУ

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Лариса Юрьевна Нестерова
Анна Викторовна Ахова
Михаил Сергеевич Шумков
Александр Георгиевич Ткаченко

Аннотация

Изучено влияние биогенных полиаминов (путресцин, спермидин, кадаверин) на чувствительность Escherichia coli к действию левофлоксацина, антибиотика фторхинолонового ряда. Объект исследования: клинические штаммы E. coli с различной степенью устойчивости к фторхинолонам (чувствительные, переходные и устойчивые). Методы: антибиотикочувствительность оценивали по значению минимальной подавляющей концентрации (МПК), которую определяли модифицированным методом двукратных серийных разведений; о способности антибиотиков и полиаминов влиять на целостность бактериальной ДНК судили по изменению степени фрагментации плазмиды, которую наблюдали после разгонки в агарозном геле; детектирование гидроксильного радикала проводили флуоресцентным методом с использованием 3'-(гидроксифенил)флуоресцеина. Показано, что добавка в среду путресцина и, в большей степени, спермидина способствовала концентрационно-зависимому возрастанию устойчивости бактериальных клеток к левофлоксацину во всех трёх группах микроорганизмов, в то же время кадаверин не оказывал выраженного действия. Анализ ДНК клеток показал, что действие левофлоксацина сопровождается ее повреждением, степень которого зависела от концентрации антибиотика. Присутствие полиаминов препятствовало повреждению ДНК, при этом защитный эффект спермидина был сильнее, чем путресцина. Добавка левофлоксацина приводила к значительному увеличению количества активных форм кислорода (АФК) в клетках, в частности, гидроксильного радикала, а сила эффекта напрямую зависела от концентрации антибиотика. Добавка путресцина и спермидина эффективно снижала продукцию АФК, вызванную воздействием антибиотика. Таким образом, установлено, что в основе защитного эффекта путресцина и спермидина при действии фторхинолоновых антибиотиков лежит ДНК-протекторное действие, обусловленное, в частности, антиоксидантными функциями полиаминов.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Нестерова, Л. Ю., Ахова, А. В., Шумков, М. С., & Ткаченко, А. Г. (2018). ДНК-ПРОТЕКТОРНОЕ ДЕЙСТВИЕ ПОЛИАМИНОВ КАК ФАКТОР РЕЗИСТЕНТНОСТИ ESCHERICHIA COLI К ЛЕВОФЛОКСАЦИНУ. Вестник Пермского университета. Серия Биология, (1), 54–59. извлечено от https://press.psu.ru/index.php/bio/article/view/1788
Раздел
Микробиология
Биографии авторов

Лариса Юрьевна Нестерова, ФГБУН Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов

Анна Викторовна Ахова, ФГБУН Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН

Кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории адаптации микроорганизмов

Михаил Сергеевич Шумков, Институт биохимии им. А.Н. Баха, ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН

Кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биохимии стрессов микроорганизмов

Александр Георгиевич Ткаченко, ФГБУН Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН; ФГБОУВПО «Пермский государственный национальный исследовательский университет»

Доктор медицинских наук, зав. лабораторией адаптации микроорганизмов;Профессор кафедры микробиологии ииммунологии

Библиографические ссылки

Нестерова Л.Ю., Ткаченко А.Г. Роль факторов общей стрессорной устойчивости в формировании резистентности Escherichia coli к фторхи-нолонам // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2010. Вып. 1 (1). С. 21-26.

Agostinelli Е. Polyamines in biological systems // Amino Acids. 2010. Vol. 38, № 2. P. 351-352.

Bloomfield VA. DNA condensation // Current Opinion in Structural Biology. 1996. Vol. 6, № 3. P. 334-341.

Das K.C., Misra H.P. Hydroxyl radical scavenging and singlet oxygen quenching properties of polyamines // Molecular and Cellular Biochemistry. 2004. Vol. 262, № 1-2. P. 127-33.

Douki Т., Bretonniere Y, Cadet J. Protection against radiation-induced degradation of DNA bases by polyamines // Radiation Research. 2000. Vol. 153. P. 29-35.

Drlica K, Malik M., Kerns R.J., Zhao X. Quinolone-mediated bacterial death // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2008. Vol. 52, № 2. P. 85-92.

Gogoi M., Datey A., Wilson K.T., Chakravortty D. Dual role of arginine metabolism in establishing pathogenesis // Current Opinion in Microbiology. 2016. Vol. 29. P. 43-48.

Kern W.V., Oethinger M., Jellen-Ritter A., Levy S.V. Non-Target Gene Mutations in the Development of Fluoroquinolone Resistance in Escherichia coli II Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2000. Vol. 44, №4. P. 814-820.

Kohanski M.A., Dwyer D.J., Hayete B., Lawrence C.A., Collins J.J. A common mechanism of cellular death induced by bactericidal antibiotics // Cell. 2007. Vol. 130, № 5. P. 797-810.

Miller-Fleming L., Olin-Sandoval V., Campbell K, Raiser M. Remaining mysteries of molecular biology: the role of polyamines in the cell // Journal of Molecular Biology. 2015. Vol. 427, № 21. P. 3389-3406.

Ruiz-Chica J., Medina M.A., Sánchez-Jiménez F., Ramírez F.J. Fourier transform Raman study of the structural specificities on the interaction between DNA and biogenic polyamines // Biophysical Journal. 2001. Vol. 80, № 1. P. 443-454.

Setsukinai K, Urano Y., Kakinuma K, Majima H.J., Nagano T. Development of novel fluorescence probes that can reliably detect reactive oxygen species and distinguish specific species // The Journal of Biological Chemistry. 2003. Vol. 278, №5. P. 3170-3175.

Sy D., Hugot S., Savoye C., Ruiz S., Charlier M., Spotheim-Maurizot M. Radioprotection of DNA by spermine: a molecular modelling approach // International Journal of Radiation Biology. 1999. Vol. 75, № 8. P. 953-961.

Tkachenko A., Akhova A., Shumkov M., Nesterova L. Polyamines reduce oxidative stress in Escherichia coli cells exposed to bactericidal antibiotics // Research in Microbiology. 2012. Vol. 163, № 2. P. 83-91.

Tkachenko A., Nesterova L., Pshenichnov M. The role of the natural polyamine putrescine in defense against oxidative stress in Escherichia coli II Archives of Microbiology. 2001. Vol. 176. P. 155-157.

References

Agostinelli E. Polyamines in biological systems. Amino Acids. V. 38, N 2 (2010): pp. 351-352.

Bloomfield V.A. DNA condensation. Current Opinion in Structural Biology V. 6, N 3 (1996): pp. 334-341.

Das K.C., Misra H.P. Hydroxyl radical scavenging and singlet oxygen quenching properties of polyamines. Molecular and Cellular Biochemistry. V. 262, N 1-2 (2004): pp. 127-33.

Douki T., Bretonniere Y., Cadet J. Protection against radiation-induced degradation of DNA bases by polyamines. Radiation Research. V. 153 (2000): pp. 29-35.

Drlica K., Malik M., Kerns R.J., Zhao X. Quinolone-mediated bacterial death. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. V. 52, N 2 (2008): pp. 85-92.

Gogoi M., Datey A., Wilson K.T., Chakravortty D. Dual role of arginine metabolism in establishing pathogenesis. Current Opinion in Microbiology.V. 29 (2016): pp. 43-48.

Kern W.V., Oethinger M., Jellen-Ritter A., Levy S.V. Non-Target Gene Mutations in the Development of Fluoroquinolone Resistance in Escherichia coli. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. V. 44, N4 (2000): pp. 814-820.

Kohanski M.A., Dwyer D.J., Hayete B., Lawrence C.A., Collins J.J. A common mechanism of cellular death induced by bactericidal antibiotics. Cell. V. 130, N 5 (2007): pp. 797-810.

Miller-Fleming L., Olin-Sandoval V., Campbell K., Raiser M. Remaining mysteries of molecular biology: the role of polyamines in the cell. Journal of Molecular Biology. V. 427, N 21 (2015): pp. 3389-3406.

Nesterova L.Yu., Tkachenko A.G. [The role of general stress adaptation factors in the development of Escherichia coli fluoroquinolone resistance] Vestnik Permskogo Universisteta. Ser.Biologija. Iss. 1 (2010): pp. 21-26. (In Russ.).

Ruiz-Chica J., Medina M.A., Sánchez-Jiménez F., Ramírez F.J. Fourier transform Raman study of the structural specificities on the interaction between DNA and biogenic polyamines. Biophysical Journal. V. 80, N 1 (2001): pp. 443-454.

Setsukinai K., Urano Y., Kakinuma K., Majima H.J., Nagano T. Development of novel fluorescence probes that can reliably detect reactive oxygen species and distinguish specific species. The Jor-nal of Biological Chemistry. V. 278, N 5. (2003): pp. 3170-3175.

Sy D., Hugot S., Savoye C., Ruiz S., Charlier M., Spotheim-Maurizot M. Radioprotection of DNA by spermine: a molecular modelling approach. International Journal of Radiation Biology. V. 75, N8, (1999): pp. 953-961.

Tkachenko A., Akhova A., Shumkov M., Nesterova L. Polyamines reduce oxidative stress in Escherichia coli cells exposed to bactericidal antibiotics. Research in Microbiology. V. 163, N 2 (2012): pp. 83-91.

Tkachenko A., Nesterova L., Pshenichnov M. The role of the natural polyamine putrescine in defense against oxidative stress in Escherichia coli. Archives of Microbiology. V. 176 (2001): pp. 155-157.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)