Biomics

Массовое применение антибиотиков в медицине и ветеринарии приводит к появлению большого количества бактерий, устойчивых к различным токсикантам. Одним из молекулярных механизмов бактериальной резистентности является функционирование систем эффлюкса RND-типа, удаляющие из клеток антибиотики и катионы тяжёлых металлов. Целью данного исследования является характеристика биоинформатическими методами генного кластера бактерии Achromobacter insolitus LCu2, содержащего 3 оперона систем эффлюкса AxyXY-OprZ, MexVW-TolC и MexJK-OprM. Верифицирована аннотация каждого из генов с функциональным разделением генов каждого оперона на компоненты цитоплазматической мембраны, наружной мембраны и периплазматические адаптеры. На N-концах белков периплазмы и наружной мембраны выявлены сигнальные последовательности размером от 15 до 50 аминокислотных остатков. Аминокислотные последовательности аналогичных белков разных оперонов имели низкий процент идентичности (24-31%). При этом 3D-моделирование показало способность всех белков образовывать надмолекулярные комплексы, необходимые для функционирования систем эффлюкса. Предположено, что расположение генов трёх систем эффлюкса в одном генном кластере способствует одновременной активации защитных механизмов клеток к широкому спектру токсинов.

RND-система эффлюкса, 3D-моделирование, AlphaFold 3, множественная лекарственная устойчивость, Achromobacter insolitus LCu2

1. Amieva R, Gil-Gil T, Martínez JL, Alcalde-Rico M. The MexJK multidrug efflux pump is not involved in acquired or intrinsic antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa, but modulates the bacterial quorum sensing response. Int J Mol Sci. 2022. 23(14). 7492. doi: 3390/ijms23147492
2. Burygin GL, Astankova AS, Chumakov DS et al. Effect of silver nanoclusters on the copper resistance of Achromobacter insolitus Microbiology. 2025. 94(2). 299-301. doi: 10.1134/S002626172460993X
3. Bador J, Amoureux L, Blanc E, Neuwirth C. Innate aminoglycoside resistance of Achromobacter xylosoxidans is due to AxyXY-OprZ, an RND-type multidrug efflux pump. Antimicrob Agents Chemother. 2013. 57(1). :603-605. doi: 10.1128/aac.01243-12
4. Colclough AL, Alav I, Whittle EE et al. RND efflux pumps in Gram-negative bacteria; regulation, structure and role in antibiotic resistance. Future Microbiology. 15. 143-157. doi: 10.2217/fmb-2019-0235
5. Hallgren J, Tsirigos KD, Pedersen MD et al. DeepTMHMM predicts alpha and beta transmembrane proteins using deep neural networks. biorxiv. 2022-04. doi: 10.1101/2022.04.08.487609
6. Kryuchkova YV, Neshko AA, Gogoleva NE et al. Genomics and taxonomy of the glyphosate-degrading, copper-tolerant rhizospheric bacterium Achromobacter insolitus Antonie van Leeuwenhoek. 2024. 117. 105. doi: 10.1007/s10482-024-01989-3
7. Li Y, Mima T, Komori Y et al. A new member of the tripartite multidrug efflux pumps, MexVW–OprM, in Pseudomonas aeruginosa. J Antimicrob Chemother. 52(4). 572-575. doi: 10.1093/jac/dkg390
8. Parmanik A, Das S, Kar B et al. Current treatment strategies against multidrug-resistant bacteria: a review. Cur Microbiol. 2022. 79(12). 388. doi: 10.1007/s00284-022-03061-7
9. Zhang C, Geng M, Zhang G et al. Signaling molecules accelerate the transmission of antibiotic resistance genes under the stress of copper. J Environ Manag. 2025. 393. 127013. doi: 10.1016/j.jenvman.2025.127013