LacZymes - A structural view on enzymes involved in ß-lactam antibiotic resistance

Master oppgave eller bachelor oppgave om molekyl mekanismen til enzymer som gjør bakterier resistent mot penicillin antibiotika

Master oppgave eller bachelor oppgave om molekyl mekanismen til enzymer som gjør bakterier resistent mot penicillin antibiotika.

Master oppgave eller bachelor oppgave om molekyl mekanismen til enzymer som gjør bakterier resistent mot penicillin antibiotika.

Forskingsgruppe: Mer info på forsknings gruppa sin hjemmeside LacZymes eller senteret CANS.

Bakgrunn: Vi bruker tre dimensjonale (3D) strukturer for å forstå den molekylære mekanismen til enzymer som gir antibiotika resistens. Vi jobber med penicillin lignede antibiotika og disse heter β-laktamerer. Det er fordi selv om penicillin ble oppdaget for lenge siden, er β-laktamer fortsatt de mest brukte antibiotikum i Norge og i hele verden. Bakterier som er resistente mot β-laktamer lager ofte spesialiserte proteiner kalt enzymer som bryter ned β-laktamene.

Disse enzymene studerer vi i 3D, i løsning på biokjemi laben og ved evolusjon i bakterier.  

Master oppgave eller bachelor oppgave om molekyl mekanismen til enzymer som gjør bakterier resistent mot penicillin antibiotika.
Master oppgave eller bachelor oppgave om molekyl mekanismen til enzymer som gjør bakterier resistent mot penicillin antibiotika. Foto: HKSL
 

Metoder å bruke i oppgaven:

  • Protein uttrykk i E. coli bakterier
  • Protein rensing
  • Lage mutasjoner i proteinet
  • Protein karakterisering som
    • Enzym aktivitet (kcat/KM), smelte-temperatur (Tm), effekt av inhibitorer, aktiverings energi (Ea).  
  • Krystallisering med substrat (β-laktamer) eller inhibitorer.
  • Struktur løsning av mutanter, enzymer bundet substrat eller bundet til inhibitorer.

Målet med en slik oppgave kan være: i) For noen enzymer vil vi forstå enzym mekanismen for mutasjoner som ble identifisert ved evolusjon av hele bakterier. Ved å skjønne hvorfor akkurat disse aminosyrene er så viktig for enzym mekanismen, bestemmer vi struktur funksjons samspillet.

ii) For andre enzymer ønsker vi å lage 3D protein-inhibitor strukturer, vi vil identifisere viktige aminosyrer for inhibitor bindinger.  Så gjør man struktur bassert inhibitor design ved å foreslå nye kjemiske grupper å sette på inhibitorene som gruppa i organisk kjemi, hos Annette Bayer kan lage!   

iii) VI ønkser også å forstå den 3D enzym strukturen for i bidra til bedre diagnose fra gene sekvenser.

Kontakt personer:         

     Hanna-Kirsti S. Leiros, hanna-kirsti.leiros@uit.no.

     Christopher Fröhlich, christopher.frohlich@uit.no.

Litteratur:

  1. Fröhlich C., Gama J.A., Harms K., Hirvonen V.H.A., Lund B.A., van der Kamp M.W., Johnsen P.J., Samuelsen Ø. and Leiros H.-K.S. (2021) Cryptic β-lactamase evolution is driven by low β-lactam concentrations. bioRxiv, 2020.2012.2001.404343. First published on, doi: 10.1101/2020.12.01.404343. mSphere. 6(2):e00108-21. doi: 10.1128/mSphere.00108-21.
  2. Leiros, H.-K.S., Thomassen, A. M., Samuelsen, Ø., Flach, C.-F., Kotsakis, S. D. & Larsson, D. G. J. (2020) Structural insight to the enhanced carbapenem efficiency of OXA-655 compared to OXA-10. Febs Open Bio, 10(9),1821-1832.
  3. Muhammad, Z., Skagseth, S., Akhter, S., Fröhlich, C., Christopeit, T., Bayer, A. & Leiros, H.-K.S. (2020) Structural studies of triazole inhibitors with promising inhibitor effects against antibiotic resistance metallo-β-lactamases. Bioorganic & Medicinal Chemistry28 (15), 115598.
  4. Fröhlich, C., Sørum, V., Thomassen, A.M., Johnsen, P.J., Leiros, H.-K.S., & Samuelsen,Ø. (2019) OXA-48 mediated ceftazidime-avibactam resistance is associated with evolutionary trade-offs. mSphere. 4(2). pii: e00024-19.
  5. Fröhlich, C., Sørum, V., Huber, S., Samuelsen, Ø., Berglund, F., Kristiansson, E., Kotsakis, S. D., Marathe, N. P., Larsson, D. G. J. & Leiros, H.-K.S. (2020) Structural and biochemical characterization of the environmental metallo-β-lactamases MYO-1, ECV-1 and SHD-1. J. Antimicrob. Chemother. 75(9):2554-2563. DOI: 10.1093/jac/dkaa175
  6. Fröhlich, C., Sørum, V., Thomassen, A. M., Johnsen, P. J., Leiros, H.-K. S., & Samuelsen, Ø. (2019) OXA-48-Mediated Ceftazidime-Avibactam Resistance Is Associated with Evolutionary Trade-Offs. mSphere 4 (2). pii: e00024-19. doi: 10.1128/mSphere.00024-19.


This Matser thesis or bachelor thesis can also be given in in English. Just get in contact with us.

Hanna-Kirsti S. Leiros, hanna-kirsti.leiros@uit.no

Christopher Fröhlich, christopher.frohlich@uit.no



Ansvarlig for siden: Hanna-Kirsti Schrøder Leiros
Sist oppdatert: 11.10.2021 11:23