Проблема резистентности микроорганизмов

Длительное применение того или иного антибиотика приводит к появлению устойчивых (резистентных) к нему фopм микроорганизмов, и они становятся невосприимчивыми к его действию. Резистентность контролируется генами, локализованными как на бактериальной хромосоме, так и на внехромосомных генетических элементах — плазмидах, причем детерминанты устойчивости могут передаваться от хромосомы к плазмиде и наоборот. Широкому распространению резистентности способствовала способность бактерий к обмену генетическим материалом (в процессе конъюгации, трансфекции, трансформации). Более того, благодаря этому появилась полирезистентность, обусловленная наличием нескольких генов, каждый из которых при экспрессии обеспечивает резистентность к определенному антибиотику.

В основе механизма внехромосомной, или плазмидной, резистентности (связанной с экспрессией плазмидных генов, ответственных за устойчивость к антибиотику), лежит способность к образованию инактивирующих антибиотики ферментов, или преобразующих (модифицирующих) молекулы, с которыми антибиотик взаимодействует. Кроме того, устойчивость может быть обусловлена синтезом специфических белков цитоплазматической мембраны, благодаря которым снижается ее проницаемость для антибиотика, или образованием в цитоплазматической мембране систем быстрого активного выведения антибиотика из клетки. Возможны и другие механизмы.

Хромосомная резистентность возникает при различных мутациях, нарушающих нуклеотидную последовательность в генах белков и рибосомных рибонуклеиновых кислот (pРНK), являющихся мишенями действия антибиотиков. Изменение структуры белков или рРНК может значительно ослабить их связь с антибиотиком или вообще сделать ее невозможной. Например, устойчивость к рифомицинам обусловлена мутациями, приводящими к изменению структуры одной из субъединиц фермента РНК-полимеразы, а к новобиоцину — -субъединицы другого фермента — ДНК-гиразы.

Часто устойчивость к одному и тому же антибиотику определяется разными механизмами. Например, в цитоплазматической мембране грамотрицательных бактерий, устойчивых к тетрациклину, обнаружено пять белков, кодируемых плазмидными генами и препятствующих накоплению антибиотика в клетке. Кроме того, устойчивость к тетрациклину возникает также вследствие мутации в генах, контролирующих синтез компонентов рибосом. Знание биохимических и генетических механизмов, обеспечивающих устойчивость бактерий к антибиотикам, позволяет рационально их использовать, вести направленный поиск новых лекарственных препаратов. Изучение причин устойчивости микроорганизмов к антибиотикам привело к существенному прогрессу в молекулярной генетике. Благодаря им были открыты плазмиды и предложены методы по их использованию в генетической инженерии.