Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Varför dör bakterier av quinolon-antibiotika?
Lena Frankenberg
Quinoloner är en klass av antibiotika som är mycket effektiva mot bakterieinfektioner men
vars användning tyvärr leder till uppkomst av resistenta bakteriestammar. Detta hänger
samman med hur quinoloner verkar inne i bakteriecellen. Quinolonernas molekylära
verkningsmekanism är endast delvis känd, men klart är att deras intracellulära mål är enzymet
gyras.
Gyras är ett protein som är viktigt för alla cellulära reaktioner där DNA ingår. Quinoloner
bildar ett komplex med antibiotika, gyras och DNA. Detta komlex stoppar replikationen och
det bildas fria, dubbelsträngade DNA ändar i cytoplasman. Det är dessa DNA-ändar som leder
till celldöd, men det är också dessa fria ändar som ibland parar ihop sig på helt nya sätt och
leder till en mutation i bakterien. Denna mutation kan göra bakterien resistent mot quinoloner.
Hur bildas då dessa fria DNA-ändar? Man tror att ett cellulärt reparations-protein gör ett
försök att få igång replikationen igen, kanske genom att skära ut quinolon-gyras-DNAkomplexet. I bakteriecellen finns en hel del reparationsproteiner som skulle kunna delta i ett
försök att skära ut quinolon-komplexet. RuvAB och RuvC är två sådana proteiner som i vissa
fall kan orsaka celldöd när de försöker reparera en skada i bakteriens arvsmassa. RecG är ett
protein som verkar på liknande sätt. RecN är ett annat protein med okänd funktion.
Vi beslutade oss därför att göra det omöjligt för bakterierna att framställa de här proteinerna
för att se vad som skulle hända. Dessutom slog vi ut genen för ett proteas, Lon, som är ett
enzym som bryter ned andra enzymer när det är något fel på dem.Till sist gjorde vi ett försök
till att med hjälp av slumpvis införda mutationer inaktivera olika gener i cellerna och sedan
välja ut den klon (cell-linje) som klarade quinolonbehandling bäst.
Vi kom fram till att de proteiner som vi testat inte verkar vara ansvariga för att celler dör när
de behandlas med quinoloner. Det var till och med så att bakterier som inte kunde framställa
Ruv-proteinerna var ännu känsligare för quinoloner än bakterier som kunde framställa Ruvproteinerna. Den slumpvisa mutagenesen ledde till att vi fick fram en klon som tålde
quinoloner bättre än ursprungsstammen (vildtypen). Detta kan vara en intressant utgångspunkt
för vidare studier.
Swedish official title: Quinoloners verkningsmekanism
Swedish credits: 20p
E-mail address of first author: [email protected]
Supervisor: Blanka Rutberg, Department of Microbiology
Submission date/time: 1998-11-19
Examensarbete i biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Lunds universitet
Mechanism of quinolone action: Search for a cellular factor involved
in cytotoxicity
Lena Frankenberg
Biology, Microbiology
Spring 1998
Abstract in English
It has been suggested that bacterial killing by oxolinic acid occurs by formation of doublestrand DNA breaks, as a result of an attempt to excise the gyrase-quinolone complex that
blocks replication forks. A bacterial factor is thought to intervene in this killing. In this project
we investigated the impact of mutations in the ruvAB and ruvC genes, as well as in the recG,
recN and lon genes on bacterial killing by oxolinic acid. No negative effects on quinolone
killing were detected, and defects in recombination clearly enhanced the killing.
