Naslov Utjecaj mutacija u ribosomskom mjestu A na aktivnost metil-transferaza KamB i NpmA
Naslov (engleski) The effects of mutations in ribosomal A site on KamB and NpmA methyltransferase activity
Autor Antonela Madunić
Mentor Gordana Maravić Vlahoviček (mentor)
Član povjerenstva Gordana Maravić Vlahoviček
Član povjerenstva Sandra Šupraha Goreta
Član povjerenstva Ana Mornar Turk
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Zagrebu Farmaceutsko-biokemijski fakultet (Zavod za biokemiju i molekularnu biologiju) Zagreb
Datum i država obrane 2015-07-10, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana BIOMEDICINA I ZDRAVSTVO Farmacija Farmacija
Sažetak Ribosomi su odgovorni za sintezu proteina prevođenjem genetičkog koda u aminokiselinski slijed. Ključni korak koji osigurava točnu translaciju je prepoznavanje kodon-antikodon interakcije koja se zbiva unutar A-mjesta ribosomne podjedinice 30S. Aminoglikozidi su baktericidni antibiotici koji ometaju proces dekodiranja vežući se unutar A-mjesta te tako uzrokuju pogreške u translaciji. Jedan od mehanizama rezistencije na aminoglikozide je modifikacija nukleotida u veznom mjestu aminoglikozida pomoću specifičnih 16S rRNA metil-transferaza, što vodi do smanjenja ili potpunog gubitka afiniteta antibiotika za metu. 16S rRNA metil-transferaze dijele se u dvije skupine ovisno o mjestu metilacije koje može biti N1 položaj nukleotida A1408 ili N7 položaj nukleotida G1405 u 16S rRNA. Metil-transferaze ispitivane u ovom radu su KamB izolirana iz bakterije Streptoalloteichus tenebrarius, prirodnog proizvođača antibiotika, te NpmA iz kliničkog soja E. coli ARS3. Oba enzima metiliraju N1A1408 te tako uzrokuju visoki stupanj rezistencije na 4,6- i 4,5-disupstituirane deoksistreptamine te apramicin. Cilj ovog rada bio je ispitati utjecaj pojedinačnih mutacija u A-mjestu na aktivnost metil-transferaza KamB i NpmA, određivanjem razine metilacije nukleotida A1408. Iz bakterijskih stanica E. coli MC338 koje sadrže 16S rRNA divljeg tipa ili s pojedinačnim mutacijama U1406A, C1409U, G1491U, G1491C, G1491A, U1495A te koje ujedno eksprimiraju KamB ili NpmA, izolirana je RNA koja je korištena u reakciji produljenja početnice. Dobiveni fragmenti razdvojeni su elektroforezom u denaturirajućem 9% poliakrilamidnom gelu. Analiza rezultata upućuje na to da bi nukleotid G1491 mogao biti jedno od bitnih veznih mjesta metil-transferaza KamB i NpmA, jer mutacije na tom položaju dovode do smanjenja aktivnosti ovih enzima. Također, rezultati upućuju na pretpostavku da ispitivani enzimi dijele neka vezna mjesta te stupaju u slične interakcije s nukleotidima u A-mjestu 16S rRNA. Ovaj rad daje uvid u interakcije enzima KamB i NpmA s molekulom 16S rRNA te tako pridonosi istraživanjima mehanizama njihovog djelovanja i proučavanju evolucijski visoko očuvanog A-mjesta u podjedinici 30S. Rezultati ovog rada služe kao temelj daljnjim istraživanjima koja mogu dovesti do razvoja specifičnih inhibitora koji će blokirati aktivnost ovih enzima i tako spriječiti rezistenciju patogenih bakterija na aminoglikozide.
Sažetak (engleski) Ribosomes are responsible for synthesizing proteins by translating the genetic code into an amino acid sequence. The crucial step for establishing translational fidelity is ribosomal recognition of the codon-anticodon interaction performed at the A-site located on the 30S subunit. Aminoglycosides are bactericidal antibiotics, which interfere with the decoding of mRNA by binding to the A-site of 16S rRNA, hence causing errors in translation. One of the mechanisms of aminoglycoside resistance is modification of specific nucleotide residues in the aminoglycoside binding site via 16S rRNA methyltransferases, leading to decreased or lost affinity of the antibiotic for its target. The 16S rRNA aminoglycoside-resistance methyltransferases are classified into two groups based on the site of modification of 16S rRNA which can be N1 position of nucleotide A1408 or N7 position of nucleotide G1405. Methyltransferases studied in this work are KamB from the natural antibiotic producer Streptoalloteichus tenebrarius, and NpmA from the clinical E. coli strain ARS3. Both enzymes confer high-level resistance to 4,6- and 4,5-disubstituted 2-deoxystreptamines and to apramycin due to the methylation of the N1 position of A1408. The aim of this work was to observe the effects of single mutations in ribosomal A site on KamB and NpmA methyltransferase activity by determining their ability to methylate nucleotide A1408. The RNA used for a reverse transcriptase primer extension reaction was extracted from E. coli strain MC338 with either wild type 16S rRNA or mutant versions with single mutations U1406A, C1409U, G1491U, G1491C, G1491A, U1495A and expressing methyltransferase KamB or NpmA. Obtained extension fragments were separated by electrophoresis on 9% denaturing polyacrylamide gel. Analysis of the results suggests that nucleotide G1491 could be one of the important binding sites for both KamB and NpmA enzymes due to the decrease in their activity in the case of a single mutation at that position. Results also imply that methyltransferases KamB and NpmA could have a similar binding pattern to the A-site of small ribosomal subunit and thus similar interactions with nucleotides in 16S rRNA molecule. This work gives an insight into the KamB and NpmA interactions with the 16S rRNA molecule and hence provides a contribution to the study of their mechanisms of action, as well as to the study of highly conserved decoding site of small ribosomal subunit. Results obtained in this work can provide a basis for further research that could lead to the development of inhibitors that would specifically block the activity of this methyltransferases and thus prevent pathogenic bacterial resistance to aminoglycosides.
Ključne riječi
A-mjesto
bakterijski ribosom
mutacija
metil-transferaza KamB
metil-transferaza NpmA
aminoglikozidi
N1A1408
Ključne riječi (engleski)
A site
bacterial ribosome
mutation
KamB methyltransferase
NpmA methyltransferase
aminoglycosides
N1A1408
Jezik hrvatski
URN:NBN urn:nbn:hr:163:748726
Studijski program Naziv: Farmacija Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: integrirani preddiplomski i diplomski Akademski / stručni naziv: magistar/magistra farmacije (mag. pharm.)
Vrsta resursa Tekst
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Pristup korisnicima matične ustanove
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2016-01-20 11:58:15