Антибиотики устойчивость к ним мутантов

Одна из основных трудностей при прямом отборе состоит в выборе оптимальной концентрации селективного агента. Например, при отборе мутантов, устойчивых к различным антибиотикам, важно подобрать такую концентрацию антибиотика, которая полностью блокировала бы рост бактерий дикого типа, но в то же время позволяла бы развиваться устойчивым мутантам. Определение оптимальной концентрации методом проб п ошибок может потребовать много времени и сил. В первом примере, приведенном ниже, описан простой метод создания градиента концентрации какого-либо агента в чашке, который можно модифицировать для выявления различных типов мутантов, упоминавшихся выше. Во втором примере описывается простой метод бумажных дисков, используемый для индукции и прямого отбора ревертантов ауксотрофных мутантов. [c.29]

Накопление мутаций в определенном гене, контролирующем структуру рецептора бактерии, может привести к нарушению какой-то функции клеточной мембраны, а длительная мутационная изменчивость соответствующего рецепторного белка фага может понизить его стабильность и вместе с тем стабильность частицы фага в целом. Первое из предположений подтверждается частой встречаемостью среди бактериальных фагоустойчивых адсорбционных мутантов форм, несущих изменения и других признаков (мутации с плейотропным эффектом), например скорости деления, устойчивости к антибиотикам, проницаемости и др. Не исключена и возможность возникновения в ходе последовательного отбора фагоустойчивых мутантов бактерий и преодолевающих их устойчивость мутантов фага таких форм белков в адсорбционном аппарате фага, которые могут обладать цитотоксическим эффектом, проявляемым при контакте с клеткой, что предотвратит последующий продуктивный цикл. [c.201]

Как уже отмечалось, перемещающиеся элементы могут встраиваться во многие участки репликона. Если сайт включения оказывается в пределах какого-либо гена, то линейная непрерывность этого гена нарушается и он инактивируется. При встраивании в ген транспозонов, несущих детерминанты устойчивости к антибиотикам, появляются мутанты с двойным фенотипом. Во-первых, инактивация гена сопровождается утратой функции, [c.109]

Каково происхождение факторов устойчивости к антибиотикам Почему в природе так широко распространены гены, обеспечивающие инактивацию столь необычных молекул, как антибиотики Возможно, это объясняется тем, что гены устойчивости к антибиотикам в обычной ситуации выполняют какие-то нормальные биосинтетические функции, но наличие в среде антибиотиков приводит к отбору мутантов, гены которых способны обеспечивать их инактивацию. Тем не менее до конца не ясно, почему факторы, обеспечивающие устойчивость к лекарственным препаратам, появляются так часто именно в популяции, обработанной антибиотиком. Частичным решением проблемы устойчивости послужило создание полусинтетических модификаций антибиотиков, встречающихся в природе. Поскольку К-факторы переносят гены, ответственные за синтез ферментов, изменяющих специфические участки антибиотика, иногда удается химически изменить эти участки таким образом, чтобы они больше не участвовали в ферментативной реакции, индуцируемой К-фактором. [c.258]

В исходной культуре пневмококков содержатся мутанты, устойчивые к пенициллину. При воздействии на культуру этим антибиотиком гибнут все клетки, кроме мутантных последние после размножения образуют культуру Р. Из нее извлекается ДНК. При добавлении этой ДНК к исходной культуре в ней возникает значительно больше / -мутантов, чем в отсутствие трансформирующего фактора. Если число спонтанных Р-мутантов составляло 1 на 10 клеток, то в результате трансформации оно увеличивалось на 4—5 порядков. [c.487]

Получить накопительную культуру мутантов, устойчивых к антибиотикам, ядам или бактериофагам, довольно легко. На среде, к которой добавлен соответствующий агент, выживают только устойчивые к нему мутанты, а клетки дикого типа гибнут. [c.450]

Мутанты, устойчивые к ингибиторам, антибиотикам, ядам или бактериофагам [c.452]

Механизм действия некоторых антибиотиков состоит в блокировании синтеза белка. Можно выделить мутантов, устойчивых к таким антибиотикам. Во многих случаях эти мутации вызывают изменения рибосомных белков (или ферментов, принимающих участие в синтезе белка). Устойчивость к антибиотикам обусловлена мутациями, затрагивающими 5 белков 308-субчастицы и 4 белка 508-субчастицы. Используя эти мутантные варианты, можно исследовать функцию данного белка в рибосоме. [c.111]

Существуют также мутации бактерий, вызывающие устойчивость к определенным бактериофагам или антибиотикам. Первые из них обычно влияют на способность фага прикрепляться к бактерии-мутанту, поскольку у мутанта несколько изменены белки мембраны. Устойчивые (резистентные) мутанты легко отбираются при посеве клеток, подвергнутых действию какого-либо мутагена, непосредственно на среду, содержащую данный фаг или антибиотик выросшая бактериальная колония и есть мутант. Мутации, вызывающие устойчивость к определенным антибиотикам, хорошо известны, поскольку они создают серьезную проблему для медицины и здравоохранения. Фенотип устойчивости к фагу Т1, обозначается символом Т1 (фенотип чувствительности к фагу-Т1 ). Соответственно, устойчивость и чувствительность к антибиотику стрептомицину обозначают как Str и Str . Ген чувствительности к фагу Т1 обозначается как ton, (ton -синоним Т1 ген чувствительности к стрептомицину-sir (sir -синоним sir ). [c.229]

Таким образом, даже беглый перечень особенностей большинства мутаций, наблюдаемых у человека, и у других хорошо известных видов, таких, как дрозофила, обнаруживает их неадаптивный характер. Мутации возникают не для того, чтобы обеспечить лучшую приспособленность организмов к условиям их обитания. Этот факт, уже давно очевидный генетикам, изучающим высшие организмы, не признавался бактериологами до конца 40-х годов. Большинство ученых, изучавших мутации бактерий, считали, что мутации происходят в бактериальных популяциях в ответ на возникновение новых селективных условий. Например, когда в чашку Петри со средой, содержащей пенициллин, высевают чувствительные к пенициллину бактерии, на поверхности агара появляется несколько устойчивых к этому антибиотику колоний, причем их устойчивость наследуется. Данный факт объясняли тем, что устойчивость к пенициллину индуцируется самим пенициллином. Методология, применявшаяся бактериологами, когда они использовали селективные среды для вьщеления мутантных штаммов, не позволяла ответить на вопрос, отбираются ли при этом мутанты, уже ранее существовавшие в популяции, или само их возникновение индуцируется фактором отбора. Мало того, некоторые микробиологи вообще подвергали сомнению факт существования генов в бактериях По их мнению, отбираемые колонии могут состоять из бактерий, приобретших новое физиологическое состояние, позволяющее им приспособиться к жизни в новых условиях. Фактически такие взгляды тормозили признание идеи о том, что ДНК представляет собой наследственное вещество, хотя на это однозначно указывала трансформирующая активность ДНК, выделенной из пневмококка (см. гл. 4). [c.24]

Мутанты, устойчивые к антибиотикам, выделить довольно легко, а сами значения устойчивости могут служить удобными генетическими маркерами, характеризующими бактериальный штамм. В данном примере описывается метод получения спонтанно возникающих мутантов [24]. [c.29]

Рис. 13.1. Приготовление агара в чашках для выделения мутантов, устойчивых к антибиотикам. Вверху — первый этап внизу — второй этап. 1 — питательный агар, 2 — агар с антибиотиком. В результате получается градиент концентрации антибиотика, возрастающий от низких значений у левого края чашки до высоких значений у правого края.

Тетрациклин, накапливаясь в устойчивых к его действию клетках, не подвергается деградации, а сохраняется в активной форме. Вместе с тем в этих условиях антибиотик не способен подавлять синтез белка. По-видимому, в механизм такого действия вовлечен внутриклеточный ингибитор . У ряда устойчивых к тетрациклину микроорганизмов выделены мутанты по детерминантам устойчивости к этому антибиотику. [c.436]

Высказываются различные точки зрения на возможность появления устойчивых к антибиотикам форм микроорганизмов. По мнению некоторых авторов, одним из факторов, определяющих развитие устойчивости микроорганизмов к антибиотикам, является мутационно-селекционный процесс. В основе этого механизма лежит селекция антибиотическими веществами мутантов, устойчивых к ним. [c.450]

Однако вряд ли такой механизм устойчивости можно считать основным, так как возникновение спонтанных мутаций идет весьма медленно. Такие мутации возникают довольно редко, частота их составляет 10" - 0 . Так, у микобактерий частота спонтанных мутаций, связанных с устойчивостью к антибиотикам, составляет 10" -10" . Кроме того, хромосомные мутанты обычно устойчивы к одному или нескольким препаратам, имеющим близкое химическое строение и однотипный механизм биологического действия. [c.450]

Спонтанные, или неконтролируемые, мутации возникают с низкой частотой. Например, чтобы обнаружить колонию La (неспособность сбраживать лактозу) среди колоний культуры Е. соИ дикого типа (т. е. La +), необходимо просмотреть 100 000 клонов. Если есть возможность для отбора редких спонтанных мутантов, то задача упрощается. Можно просто высеять большое количество клеток на среду, где рост исходного штамма невозможен. Так получают мутанты, усваивающие новые субстраты, устойчивые к фагам, антибиотикам и другим ингибиторам метаболизма, а также к физическим агентам (температуре, pH и др.). Ревертанты ауксотрофных (т. е. нуждающихся в питательных добавках) мутантов отбирают на минимальных средах, не содержащих соответствующих факторов роста. [c.72]

Ка к только на рубеже этого века для лечения болезней, вызываемых бактериями, стали использовать лекарственные препараты, сразу заметили, что воздействие на бактериальную культуру того или иного лекарственного препарата часто приводит к тому, что чувствительная к этому препарату культура превращается в форму, устойчивую к нему. Лекарственный препарат, взятый в таких количествах, которые наверняка убили бы исходных, чувствительных бактерий, не оказывал влияния на культуру устойчивых бактерий. С началом широкого использования сульфамидных препаратов (в 30-х годах) и антибиотиков пенициллина и стрептомицина (в 40-х годах) развитие у бактерий устойчивости к лекарственным препаратам превратилось в явление обычное и стало (и все еще остается) проблемой огромной практической важности. При попытках объяснить природу этого явления исходили из широко распространенного тогда мнения, что бактерии приобретают устойчивость к лекарствам только после того, как последние на них подействуют. Одним из наиболее выдающихся защитников этого взгляда был Сирил Хиншельвуд, который развил в своей книге Химическая кинетика бактериальной клетки негенную теорию адаптации к лекарственным препаратам. Хиншельвуд считал, что в тех немногих устойчивых бактериях, которые пережили воздействие лекарственного препарата, это лекарство вызвало сдвиг равновесного состояния метаболических реакций с обычного уровня на новый, уже менее подверженный влиянию этого препарата. Книга Хиншельвуда вышла в свет в 946 г., через три года после того, как Лурия и Дельбрюк уже показали спонтанное происхождение устойчивых к фагу мутантов бактерий. Поэтому казалось бы естественным сделать допущение, что наблюдаемое у бактерий изменение от чувствительности к лекарственному препарату к устойчивости также возникает в результате спонтанного мутирования небольшой части популяции чувствительных к лекарству бактерий. В присутствии лекарственного препарата происходит, по-видимому, жесткий отбор таких устойчивых мутантов, так как они могут расти в этих условиях, тогда как все чувствительные клетки дикого типа погибают. Но на Хиншельвуда флуктуационный тест не произвел впечатления, и он опубликовал несколько правдоподобных критических разборов его интерпретации. Он был настолько уверен в правильности своей кинетической теории адаптации, что даже уже в 1953 г. писал Путем, подобным тому, который предполагается рассматриваемой [кинетической] моделью, адаптационные изменения должны происходить настолько легко, что если бы это было не так, то трудно было бы уклониться от вопроса, почему это не так . Авторитет Хиншельвуда в области химической кинетики придавал вес его взглядам, и это, вероятно, на несколько лет задержало развитие генетики бактерий на его родине, в Великобритании. [c.148]

Уже из этих ранних наблюдений Демереца можно было сделать важный вывод для клинического применения таких антибиотиков, как пенициллин и стрептомицин. Если для лечения бактериальной инфекции применяют пенициллин, то врач с самого начала должен вводить этот антибиотик в возможно максимальных концентрациях. Это обеспечит наибольшую вероятность юго, что будут убиты все патогенные бактерии, и снизит вероятность отбора мутантов, устойчивых к высоким концентрациям пенициллина. Если же больному, наоборот, сначала дают небольшую дозу антибиотика и затем, когда лекарство ему не помогает, дозу повышают, а потом, если и эта доза не помогает, дают еще более высокую дозу антибиотика, то при таком постепенном повышении дозы лекарства есть риск провести последовательный отбор все более и более устойчивых мутантов патогенной бактерии. При лечении стрептомицином уже не так важно избегать такого ступенчатого повышения дозы лекарства, так как даже в присутствии низких концентраций стрептомицина отбираются 1мутаиты, обладающие устойчивостью к высоким дозам этого антибиотика. Предотвратить появление таких мутантов практически невозможно. К счастью, большинство мутаций, ведущих к устойчивости, сообщает бактерии устойчивость лишь к одному типу антибиотика и оставляет ее чувствительной к другим. Так как вероятность того, что возникнет мутант с множественной устойчивостью, равна произведению вероятностей отдельных мутаций, то самый надежный способ избежать при лечении появления штаммов, устойчивых к лекарственному препарату, заключается в том, чтобы давать больному одновременно два или более антибиотиков разных типов. Увы, в последнее время бактерии стали приобретать устойчивость к антибиотикам, что сводит на нет даже эту уловку. Такое зловещее развитие событий, которое, очевидно, является следствием распространения и беспорядочного применения антибиотиков в 50-х годах, будет рассмотрено в гл. X. [c.151]

Организмы, продуцирующие антибиотики, устойчивы к их действию. Причем микроорганизмы, выделенные из природных источников ( дикие штаммы), имеющие невысокую биосинтетическую активность, резистентны к собственному антибиотику на уровне мембран. Высокопродуктивные мутанты микроорганизмов защищаются от антибиотиков, синтезируемых ими, в результате инактивации их ферментами или образования некоторых метаболитов (например, цистеина), инактвирующих собственные антибиотики, а также благодаря клеточным мембранам, препятствующим проникновению антибиотика в клетку, и генам устойчивости. [c.103]

Остаточный рост не обусловлен возникновением устойчивых мутантов или популяционными сдвигами в сторону менее чувствительных клеток, а связан с медленным размножением части популяции. В этих условиях продолжают идти процессы, непосредственно антибиотиками не затрагиваемые (синтез полисахаридов, липидов). Известно, что антибиотики, способные подавлять белковый синтез (хлортетрациклин, хлорамфеникол, эритромицин и др.), ингибируют этот процесс в клетках на уровне рибосом. Однако при относительно высоких концентрациях этих антибиотиков полного подавления синтеза белка не происходит остаточный синтез белка составляет от 2 до 10%. [c.458]

Подвергнув популяцию бактерий действию антибиотиков, можно отобрать мутанты, способные расти в присутствии соответствующего антибиотика. Этим путем были получены, в частности, мутанты Е. соИ, устойчивые к стрептомицину (однако следует сказать, что частота их появления была очень низкой примерно 10 ). Было установлено, что измененный ген (rpsL или sir А) расположен на генетической карте в области, соответствующей 72 мин >. В дальнейшем было показано, что стрептомицин связывается с рибосомным белком S12, а rpsL — ген этого белка. Среди устойчивых к стрептомицину бактерий можно отобрать мутанты, ставшие зависимыми от этого антибиотика и не способные расти в его отсутствие. Было показано, что такая зависимость от Стрептомицина возникает в результате изменений рнбосомного белка S4. Из этих экспериментов отчетливо видно, что для существенного изменения чувствительности живого организма к определенному токсину или даже для того, чтобы организм сделался зависящим от этого токсина, оказывается достаточно единичной точковой мутации, изменяющей всего лишь одну аминокислоту. [c.240]

Как видно из данных таблицы 55, при совместном культивировании мутантов № 149 и 368 антибиотическая активность достигает уровня активности исходного штамма A t. noursei. Полученный при этом антибиотик идентифицирован с нистатином. Перекрестные засевы нативных культуральных жидкостей мутантами № 149 и 368 также сопровождались появлением антибиотической активности, обусловленной нистатином. Авторы объяснили результаты своих опытов наличием в культуральных жидкостях вещества (веществ), восстанавливающего биосинтез нистатина (ВВБН), которое не является прямым предшественником молекулы нистатина, так как не установлена прямая зависимость между объемом используемого фильтрата культуральной жидкости и количеством синтезированного антибиотика. ВВБН обнаружено в нативном растворе обоих мутантов, имеет небелковую природу, устойчиво прн хранении, хорошо экстрагируется органическими растворителями. [c.167]

Тест New ombe можно использовать для обнаружения мутантов, устойчивых к повышенной температуре, к антибиотикам и т. д. [c.110]

Мутации, вызываемые транспозонами. В генетике бактерий все большее значение приобретает метод получения мутаций с помопдью транс-позонов. Транспозоны (Тп) представляют собой короткие двойные цепи ДНК, которые состоят из более чем 2000 пар оснований и обычно обусловливают устойчивость к одному антибиотику, в исключительных случаях-к нескольким, Транспозоны способны перепрыгивать из одного участка генома в другой, в частности из бактериальной хромосомы в плазмиду и обратно таким образом, они могут включаться в различные участки генома (см. разд. 15.3,1), В случае внедрения транспозо-на в какой-либо структурный ген хромосомы нуклеотидная последовательность этого гена будет нарушена и генетическая информация не сможет транслироваться в функционально полноценный полипептид. ВЬзникнет инсерционный мутант. [c.447]

После воздействия, индуцирующего мутации, и многочасового роста бактериальную суспензию инкубируют в среде с глюкозой, но без азота. Это делается для того, чтобы дать возможность клеткам использовать оставшиеся растворимые соединения азота. Через несколько часов добавляют пенициллин и сульфат аммония и проводят инкубацию (на этот раз продолжительностью до 24 ч.). Прототрофные родительские клетки растут, и пенициллин их убивает, тогда как ауксотрофные мутанты, нуждающиеся в определенной аминокислоте, не растут, и это позволяет им уцелеть. Затем суспензию освобождают от пенициллина промыванием или добавлением пенициллиназы и высевают на агаризованную среду, содержащую аминокислоты. Среди вырастающих в таких условиях бактерий процент ауксотрофных клеток оказывается более высоким (помимо них растут также прототрофные клетки, выдержавшие обработку пенициллином). Если бактерии устойчивы к пенициллину, то с той же целью можно применить другие антибиотики (новобиоцин, циклосерин, колистин, канамицин). Для избирательного уничтожения растущих клеток используют и такое явление, как летальный синтез . [c.451]

Дельбрюк (в прошлом физик, а сейчас выдающийся биолог) и Лурия предприняли тщательную проверку этого кажущегося очевидным утверждения. Есть ведь и другая возможность. Среди множества пнев1мо1ко кков могут встретиться мутанты, устойчивые к пенициллину. Все остальные бактерии под действием антибиотика погибнут, а мутанты останутся и будут размножаться. В этом случае пенициллин не соз дает никаких наследуемых признако в, но действует как фактор естественного (впрочем, скорее искусственного) отбора. [c.262]

Демерец исследовал также механизм приобретения мутантами бактерий устойчивости к стрептомицину (фиг. 69). С помощью флуктуационного теста ему удалось показать, что устойчивые к стрептомицину мутанты Str Е. соН возникают спонтанно. Однако в отличие от пенициллина стрептомицин не дает ступенчатого обучения . Если на чашку с агаром, содержащим 100 мкг/мл стрептомицина, высеять чувствительную к стрептомицину культуру Е. oli Str , то на такой чашке могут образоваться колонии лишь около 1 бактерии из 10 высеянных. Если затем выделить клетки из некоторых из этих немногих выживших колоний, размножить их и высеять бактерии таких изолятов первой ступени на ряд чашек, содержащих возрастающие концентрации стрептомицина, то среди этих бактерий выявится по крайней мере три разных класса мутантов Str. Это будут а) мутанты с низкой устойчивостью, способные выдержать лишь 100 мкг/мл стрептомицина, т. е. ту концентрацию антибиотика, при которой они отбирались, и погибающие при более высоких концентрациях стрептомицина б) мутанты с промежуточной устойчивостью, которые могут выдержать до 500 мкг/мл стрептомицина в) мутанты с высокой устойчивостью, которые могут выдержать еще более высокие концентрации стрептомицина на чашке. При одной ступени отбора на 100 мкг/мл стрептомицина все эти три типа мутантов появляются примерно с одинаковой частотой. Поэтому Демерец сделал вывод, что признак Str контролируется тремя или большим количеством бактериальных генов sir, обладающих разной силой действия, причем частоты мутирования каждого из этих генов примерно одинаковы и составляют 10 мутаций на одну клетку на генерацию. Мутация в любом из этн х генов приводит [c.150]

Мы уже отмечали, что могут быть получены холодочувствительные мутации, влияющие на сборку рибосом. Такой же фенотип свойствен некоторым мутантам, устойчивым к антибиотикам. Таким образом, было установлено, что четыре белка 308-субчастицы и один белок 508-субчастицы принимают участие в самосборке рибосом. Поскольку в отсутствие рибосом клетка погибает, данный вид мутаций является условно-летальным. [c.111]

Некоторые мутационные изменения большой рРНК митохондриальных рибосом придают устойчивость к хлорамфениколу. Этот антибиотик останавливает синтез белка, осуществляемый бактериальными и митохондриальными рибосомами, блокируя пептидилтрансфераз-ную реакцию. При этом у бактериальных мутантов, устойчивых к хлорамфениколу, изменены белки 508-суб-частицы. В митохондриях мутации затрагивают единственное основание, находящееся на расстоянии 243 нуклеотидов от З -конца большой рРНК. [c.112]

Мутанты, которые приобрели какую-либо активность, отсутствующую у немутировавших клеток, могут быть выявлены прямым отбором на соответствующей среде. К таким мутантам относятся клетки, ставшие устойчивыми к различным антибиотикам, бактериофагам или химическим ингибиторам, обладающим в норме бактерицидным или бактериостатическим действием по отношению к немутировавшим родительским формам. Прямым отбором могут быть выделены также мутанты, способные к утилизации нетрадиционных источников углерода или азота. Благодаря высокой разрешающей способности прямого отбора (т. е. способности выявлять немногочисленные мутантные клетки на обильном фоне немутировавших клеток) при его использовании обычно не возникает необходимости в каких-либо приемах по обогащению культуры мутантами. К тому же, поскольку типы генетических функций, подлежащие прямому отбору, ожидаются как доминантные по отношению к их [c.28]

Выполняя функции отбора резистентных форм микроорганизмов, возникших в результате спонтанного мутагенеза, антибиотики могут выступать в роли мутагенов, ускоряя процесс появления мутантов, устойчивых к антибиотикам. Мутагенными свойствами обладают такие антибиотики, как стрептомицин, мицерин, азасерин, митомицин С и др. [c.450]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология