Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.2: Выбор антибиотиков
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Выбор антибиотиков
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

15.2: Выбор антибиотиков

Обзор

Исследователи используют гены устойчивости к антибиотикам для выявления бактерий, обладающих плазмидой, содержащей их ген интереса. Устойчивость к антибиотикам естественным образом возникает, когда спонтанная мутация ДНК создает изменения в бактериальных генах, которые устраняют активность антибиотиков. Бактерии могут делиться этими новыми генами резистентности со своим потомством и другими бактериями. Чрезмерное использование и неправильное использование антибиотиков привело к кризису общественного здравоохранения, поскольку устойчивые и мультирезистентные бактерии продолжают развиваться.

Устойчивость к антибиотикам является важным инструментом в генной инженерии

Антибиотики, такие как пенициллин, являются препаратами, которые убивают или остановить рост бактерий. Бактерии, которые естественным путем или искусственно приобрели гены устойчивости к антибиотикам, не реагируют на антибиотики. Ученые используют это, проектируя плазмиды – небольшие, самовоспроизводяющиеся части ДНК, которые несут в себе как ген устойчивости к антибиотикам, так и ген, представляющий интерес. Устойчивость к антибиотикам является неотъемлемой частью клонирования ДНК, что позволяет исследователю определить клетки, которые поглощают ДНК, представляющие интерес.

ДНК исследователя интерес вводится в бактериальные клетки с помощью процесса, называемого преобразованием. Бактериальная трансформация включает в себя временное создание небольших отверстий в стенке бактериальных клеток, чтобы позволить поглощение внешней ДНК, такой как плазмида. Только некоторые бактериальные клетки поглощают новую ДНК. Так как плазмида включает в себя как ДНК, представляющие интерес, так и ген, который придает устойчивость к конкретному антибиотику, применение антибиотика к бактериальным клеткам (т.е. выбор антибиотиков) может помочь определить, какие клетки были генетически модифицированы.

Исследователь распространяет бактериальные клетки на культурную пластину, содержащую выбранный антибиотик. Только бактерии, содержащие ген устойчивости к антибиотикам, выживают и растут на пластине. Через несколько дней исследователь может выбрать бактериальную колонию для культуры для дальнейших экспериментов, таких как исследования экспрессии генов. После отбора антибиотиков, исследователь будет дополнительно проверить бактерии с помощью других методов (например, ПЦР), чтобы подтвердить, что ДНК интерес является правильным. Часто возникают ошибки, такие как плазмида, не содержащая ген интереса вообще.

Бактерии могут приобрести устойчивость к антибиотикам естественно

Бактерии могут приобрести устойчивость к антибиотикам через спонтанные мутации ДНК, которые изменяют белки, вырабатываемые клеткой. Устойчивые бактерии могут производить белки, которые вызывают антибиотик либо деградировать, выкачивается из клетки, или предотвратить взаимодействие со своей целью. Например, антибиотик ванкомицин подавляет синтез стенки бактериальных клеток. Некоторые бактерии разработали устойчивость к этому антибиотику, изменив типы белковых субъединитов -аминокислот, используемых в сборке их клеточной стенки на те, которые не затронуты ванкомицином.

Как только гены устойчивости к антибиотикам появляются, бактерии могут передавать их потомству. Бактерии могут также приобретать гены устойчивости к антибиотикам у других бактерий одного и того же или различных видов в рамках процесса, называемого горизонтальной передачей генов (HGT). Существует три механизма HGT: трансформация, спряжение и трансдукция. Гены устойчивости к антибиотикам часто встречаются в плазмидах или транспозонах – фрагментах ДНК, которые легко передаются между бактериями, которые обмениваются во время HGT. В результате, новые виды устойчивости к антибиотикам могут быстро распространиться на несколько типов инфекционных бактерий.

Клиническое чрезмерное использование и неправильное использование антибиотиков производит "Супербактерии"

Антибиотики являются важнейшим методом лечения бактериальных инфекций. Однако их использование может привести к тому, что бактерии станут устойчивыми и сделать антибиотик неэффективным, что приведет к неизлечимым и потенциально смертельным инфекциям. Чрезмерное использование и неправильное использование антибиотиков, например, использование антибиотиков для лечения вирусных (а не бактериальных) инфекций или для увеличения роста поголовья скота, является проблематичным, поскольку способствует устойчивости.

Антибиотики вызывают устойчивость развиваться, потому что они убивают восприимчивые бактерии и оставить только устойчивых лиц. Выжившие бактерии быстро делятся, производя потомство с той же устойчивостью к антибиотикам. Когда антибиотики используются чрезмерно, это давление отбора вызывает число устойчивых бактерий в популяции быстро расти. Это является серьезной проблемой общественного здравоохранения, поскольку она повышает устойчивость к антибиотикам и создает "супербактерии", которые устойчивы к множественным антибиотикам. Продолжение чрезмерного использования и неправильного использования антибиотиков может в конечном итоге исчерпать варианты лечения бактериальных инфекций.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter