БИОИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК И АНАЛИЗ СТРУКТУР CRISPR/CAS-СИСТЕМ В ГЕНОМЕ ШТАММА STAPHYLOCOCUS AUREUS И ОЦЕНКА ПРОФИЛЕЙ ФАГОВЫХ РАС, ДЕТЕКТИРУЕМЫХ ЧЕРЕЗ CRISPR-КАССЕТУ БАКТЕРИЙ

Устойчивость к медицинским препаратам среди важных бактериальных патогенов признаётся одной из основных угроз для общественного здравоохранения. Увеличение количества резистентных инфекции остаётся серьёзной проблемой современного здравоохранения. Самыми распространёнными микроорганизмами являются устойчивые к пенициллину Streptococcus pneumoniae, устойчивые к ванкомицину энтерококки и метициллин- и ванкомицин-резистентные штаммы Staphylococcus aureus. Эти резистентности в условнопатогенных бактериях сделали невозможной антимикробную терапию многих инфекций. По этим причинам учёным необходимо разрабатывать новые способы лечения бактериальных инфекций. В выполненной научной работе демонстрируется совершенно новый способ для оценки устойчивости золотистого стафилококка к бактериофагам при помощи биоинформационного алгоритма из поисковых биоинформационных программ. В результате удалось обнаружить и представить гены CRISPR-системы и две CRISPR-кассеты, состоящие из спейсеров, разделённых повторами. В выполненной работе удалось не только обнаружить, но и выяснить тип CRISPR/Cas-системы штамма S. aureus (тип IIIA). Обнаруженные последовательности спейсеров в CRISPR-кассетах оказались идентичны протоспейсерам бактериофагов рода Staphylococcus, Mycobacterium, Streptococcus, Bacillus, Gordonia, Arthrobacter, Streptomyces. Алгоритм программных методов поиска локусов CRISPR/Cas-систем может быть применён на многих других расшифрованных бактериальных геномах с целью возврата бактериофаговой терапии.

1. Борисенко А.Ю., Джиоев Ю.П., Парамонов А.И., Букин Ю.С., Степаненко Л.А., Колбасеева О.В., Злобин В.И. Использование биоинформационных программных методов для поиска CRISPR/Cas-систем в геномах штаммов Staphylococcus aureus // Сибирский медицинский журнал. – 2015. – Т. 133, № 2. – С. 71–74.

2. Борисенко А.Ю., Джиоев Ю.П., Перетолчина Н.П., Злобин В.И., Воскресенская Е.А., Степаненко Л.А., Зелинская Н.Е., Колбасеева О.В., Шмидт Н.В., Малов И.В. Биоинформационные алгоритмы поиска и анализа CRISPR/Cas-систем и фаговых профилей в геноме штамма Staphylococcus aureus М1216 // Журнал инфектологии. – 2016. – Т. 8, № 2. – С. 27–28.

3. Козлов P.C. Селекция резистентных микроорганизмов: концепция параллельного ущерба // Клиническая микробиология, антимикробная химиотерапия. – 2010. – Т. 12, № 4. – С. 284–292.

4. Biswas A, Gagnon JN, Brouns SJ, Fineran PC, Brown CM. (2013). CRISPR Target: Bioinformatic prediction and analysis of crRNA targets. RNA Biology, 10 (5), 817-827. DOI: 10.4161/rna.24046

5. Bondy-Denomy J, Garcia B, Strum S, Du M, Rollins MF, Hidalgo-Reyes Y, Wiedenheft B, Maxwell KL, Davidson AR. (2015). Multiple mechanisms for CRISPR-Cas inhibition by anti-CRISPR proteins. Nature, 526 (7571), 136-139. DOI: 10.1038/nature15254

6. Choi JY, Kim Y, Ko EA, Park YK, Jheong WH, Ko G, Ko KS. (2012). Acenitobacter species isolates from a range of environments: species survey and observations of antimicrobial resistance. Diagn Microbiol Infect Dis, 74 (2), 177-180. DOI: 10.1016/j.diagmicrobio.2012.06.023

7. Gasiunas G, Sinkunas T, Siksnys V. (2014). Molecular mechanisms of CRISPR-mediated microbial immunity. Cell Mol Life Sci, 71 (3), 449-465. DOI:10.1007/s00018-013-1438-6

8. Leon LM, Mendoza SD, Bondy-Denomy J. (2017). How bacteria control the CRISPR-Cas arsenal. Curr Opin Microbiol, 20 (3), 87-95. DOI: 10.1016/j.mib.2017.11.005

9. Nosheen S, Ejaz H, Zafar A, Ikram H. (2017). Antibacterial activity of penicillins alone and in combination with different agents against Staphylococcus aureus. Pakistan Journal of Pharmaceutical Sciences, 30 (2), 393-397. PMID:28649062