Acinetobacter baumannii - грамотрицательный нозокомиальный оппортунистический патоген, вызывающий тяжелые инфекции во всем мире и занимающий первое место в списке приоритетных патогенов ВОЗ для разработки новых антибиотиков.
Пандемические вспышки A. baumannii становятся все более частыми и тяжелыми из-за его панрезистентной природы. Пациенты с такими инфекциями обычно прибегают к антибиотикам "последнего выбора", таким как препараты класса полимиксинов. Полимиксин Е (колистин) и полимиксин В - это катионные пептиды, состоящие из циклического гептапептида, ковалентно присоединенного к жирной ацильной цепи.
Колистин является бактерицидным средством с положительно заряженными остатками ɑ,ɣ-диамономасляной кислоты, которые взаимодействуют путем присоединения и смещения двухвалентных катионов магния и кальция отрицательно заряженных фосфатных групп липида А. Липид А стабилизирует липоолигосахаридный или липополисахаридный компонент бактериальной мембраны. Смещение этих катионов увеличивает проницаемость внешней мембраны, вызывая поглощение в периплазму и поверхностное сморщивание внешней и внутренней мембран. Это может привести к разрушению наружной мембраны и утечке клеточного содержимого - явление, известное как блеббинг.
Для A. baumannii и других патогенных бактерий способность чувствовать и реагировать на внешние и внутренние сигналы является критической для выживания в окружающей среде и в организме хозяина. Двухкомпонентные системы сигнальной трансдукции (TCS) помогают регулировать патогенез и, таким образом, участвуют в противодействии антибиотикотерапии.
В регуляции этих систем обычно участвуют мембраносвязанная гистидинкиназа и соответствующий ей регулятор ответа, однако между гистидинкиназами и не связанными с ними регуляторами ответа также происходит "перекрестное взаимодействие". Когда сигнал поступает на гистидинкиназу, белок гистидинкиназы образует димер и автофосфорилируется по консервативному остатку гистидина. Молекула фосфата активирует соответствующий белок-регулятор ответа путем переноса на консервативный остаток аспартата в N-концевой области. Активация регулятора ответа обычно приводит к конформационным изменениям в С-концевой или вариабельной области белка-регулятора ответа, а в случае ДНК-связывающих регуляторов ответа это позволяет стимулировать или репрессировать гены-мишени, тем самым влияя на клеточные процессы.
TCS связаны с изменениями в профилях антибиограмм; например, у A. baumannii система PmrAB связана с повышенной резистентностью к полимиксину, где мутации в pmrA и/или pmrB приводят к ап-регуляции оперона pmrCAB, что приводит к модификации липида A путем добавления фосфоэтаноламина (pEtN) к 4′ или 1′ фосфату липида A.
Другие двухкомпонентные системы, связанные с резистентностью к антибиотикам, включают систему AdeRS, которая регулирует эффлюксный насос, вносящий значительный вклад в антибиотикорезистентность аминогликозидов и тигециклина у A. baumannii. Кроме того, у других бактерий, таких как Klebsiella pneumoniae, TCS-каскады были идентифицированы в системах PhoPQ и PmrAB, участвующих в регуляции резистентности к колистину через оперон pmrCAB.
Ранее у штаммов A. baumannii были выявлены два основных механизма резистентности к колистину. Первый - полная потеря части липида А липоолигосахарида, что коррелирует с мутациями в генах lpxA, lpxC, lpxD, lpsB, lpsD и vacJ, которые кодируют ацилтрансферазы, необходимые для биосинтеза липида А, связанного с дефектами проницаемости клеточной мембраны. Вторая - модификация липоолигосахарида путем присоединения pEtN или 4-амино-4-дезокси-л-арабинозы к фосфатным группам липида А.
Были идентифицированы два различных пути для этой модификации; первый требует pmrC, кодируемого в опероне с двухкомпонентной системой PmrAB. Вторая связана со вставкой IS-элемента (ISAba125) в транскрипционный регулятор семейства H-NS, увеличивающий экспрессию eptA, который кодирует вторую трансферазу pEtN. Увеличение количества pEtN снижает общую электронегативность мембраны, тем самым уменьшая ее сродство к полимиксинам.
В данном исследовании мы выявили новый регулятор, влияющий на экспрессию pmrCAB, что свидетельствует о том, что A. baumannii может использовать несколько уровней регуляции для формирования резистентности к колистину; предполагаемое "перекрестное взаимодействие" между двухкомпонентными системами StkSR и PmrAB подчеркивает сложность этих систем.
