DOI
https://doi.org/10.47689/2181-3663-vol2-iss6-pp8-22Keywords
genetic mutations , M. tuberculosis complex strains , isoniazid , KatG enzyme , XDR-TB , MDR-TBAbstract
According to modern studies it was found that in the nucleic acid loci of species belonging to the M. tuberculosis complex, mutations are most often found in all strains of seven structural genes KatG, inhA, kasA, ahpC, ndh, nat, and mshA. It has been established, according to molecular genetic studies, that the KatG gene produces an enzyme similar to catalase and peroxidase. The effect of the KatG enzyme on the resistance of mycobacteria (in particular, M. tuberculosis) to the drug isoniazid was evaluated. The drug isoniazid serves as a "destroyer" of mycolic acids in the shell of microbacteria, the KatG enzyme produced by mycobacteria during the mutation of the KatG gene, due to its catalase and peroxidase activity, activates the prodrug isoniazid, which further has a destructive effect on the cell wall of the M. tuberculosis complex. This article discusses aspects of antibiotic resistance of mycobacteria under the influence of their genetic mutations.
References
Андреевская С.Н., Смирнова Т.Г., Ларионова Е.Е., Андриевская И. Ю., Черноусова Л.Н., Эргешов А. Изониазид-резистентные Mycobacterium tuberculosis: частота выявления, спектры резистентности и генетические детерминанты устойчивости // Вестник РГМУ. – 2020. - №1. – С.22-28.
Ахметова А.Ж. Молекулярная характеристика мультирезистентных штаммов M. tuberculosis, циркулирующих на территории Казахстана. Наука и Здравоохранение, 2019, 5 (Т.21), стр. 45-52.
Васильева Н.Р., Вязовая А.А., Журавлев В.Ю., Соловьева Н.С., Мокроусов И.В., Нарвская О.В. Генотипы штаммов Mycobacterium tuberculosis с широкой лекарственной устойчивостью и клинико-эпидемиологические особенности туберкулеза легких // Инфекция и иммунитет. 2016. Т. 6, № 2. - С. 179–183.
Воробьева О.А. Лекарственная устойчивость микобактерий туберкулеза – современные взгляды на проблему // Сибирский медицинский журнал. – Иркутск. – 2008. – № 2. – С. 5-8.
Дымова М.А. Молекулярно-генетическая характеристика изолятов M. tuberculosis у больных туберкулезом легких г. Астана. Бюллетень СО РАМН, Том 31, № 1, 2011 Г. с. 107–112.
Жданова С.Н., Огарков О.Б., Лац А.А., Зарбуев А.Н., Бадлеева М.В., Унтанова Л.С., Савилов Е.Д. Выявление убиквитарных и эндемичных генотипов Mycobacterium tuberculosis на территории Республики Бурятии // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. – 2014. - №2. - С.12-16.
Лац А.А., Жданова С.Н., Огарков О.Б., Алексеева С.И. Лекарственная устойчивость различных генотипов Mycobacterium tuberculosis у больных туберкулёзом в Иркутской области // Известия Иркутского государственного университета. - Серия «Биология. Экология». - 2011. Т. 4, № 4. С. 58–62.
Нарвская, О.В. Геномный полиморфизм Mycobacterium tuberculosis и его значение в эпидемическом процессе: автореферат диссертации д-ра мед. наук / О. В. Нарвская. – СПб.: СПб НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера, 2003. – 35 с.
Пасечник О.А., Зимогляд А.А., Ярусова И.В., Витрив С.В., Блох А.И. Туберкулез с множественной и широкой лекарственной устойчивостью в Омской области: основные тенденции и характеристики // ТМЖ, 2018, № 4. – С.95-100.
Савинова А.А., Усанина Л.В. Механизмы антибиотикоустойчивости микобактерий туберкулеза // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 6.;URL: http://www.eduherald.ru/ru/article/view?id=17955.
Самсонов К. Ю., Мордык А. В., Ароян А. Р., Батищева Т. Л., Иванова О. Г. Репарация легочной ткани при впервые выявленном туберкулезе легких как генетически детерминированный процесс // Туберкулёз и болезни лёгких. – 2020. – Т. 98, № 8. – С. 7-13.
Синьков В.В. Диссертация «Молекулярно-эпидемиологический анализ экспериментальных данных на примере генотипа "Пекин" (Beijing) Mycobacterium tuberculosis» 2012 г. Россия. http://medical-diss.com/medicina/molekulyarno-epidemiologicheskiy-analiz-eksperimentalnyh-dannyh-na-primere-genotipa-pekin-beijing-mycobacterium-tuberculo#ixzz6NRYZQ9Zb.
Суркова Л. К., Слизень В. В., Залуцкая О. М. Молекулярно-генетические особенности возбудителя туберкулеза: связь с распространенностью, течением и исходом заболевания. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя медыцынскіх навук. 2016. № 4. C. 114–125.
Хромова П.А., Огарков О.Б., Жданова С.Н., Синьков В.В., Моисеева Е.Я., Цыренова Т.А., Кощеев М.Е., Зоркальцева Е.Ю., Савилов Е.Д. Выявление высокотрансмиссивных генотипов возбудителя в клиническом материале для прогноза неблагоприятного течения туберкулёза. Клиническая лабораторная диагностика. 2017; 62(10): 622-627.
Bodmer T., Zurcher G., Im boden P. et al. Mutation position and type of substitution in the beta-subunit of the RNA polymerase influence in vitro activity of rifamycins in rifampicin-resistant Mycobacterium tuberculosis / / J. Antimicrobial Chemotherapy. - 1995 - Vol. 35 - P. 345-348.
Bostanabad Z. S. KatG mutations in isoniazid-resistant strains of Mycobacterium tuberculosis isolates from Belarusian patients / // Tuberk. Toraks. – 2007. – Vol. 55, N 3. – P. 231–237.
Böttger, E. C. In Antituberculosis Chemotherapy Vol. 40 (eds P. R. Donald & P. D. van Helden) Ch. 14, 128–144 (Karger, 2011).
Brossier, F., Sola, C., Millot, G., et al. Comparison of a semiautomated commercial repetitive-sequence-based PCR method with spoligotyping, 24-locus mycobacterial interspersed repetitive-unit-variable-number tandem-repeat typing, and restriction fragment length polymorphism-based analysis of IS6110 for Mycobacterium tuberculosis typing // J Clin Microbiol. 2014. Vol. 52. № 11. P. 4082-4086. doi: 4010.1128/JCM.02226-02214. Epub 02014 Sep 02210.
Coll, F.; Phelan, J.; Hill-Cawthorne, G.A.; Nair, M.B.; Mallard, K.; Ali, S.; Abdallah, A.M.; Alghamdi, S.; Alsomali, M.; Ahmed, A.; et al. Genome-wide analysis of multi-and extensively drug-resistant Mycobacterium tuberculosis. Nat. Genet. 2018, 50, 307.
Cox H.S. The Beijing genotype and drug resistant tuberculosis in the Aral Sea region of Central Asia. Respir Res. 2005;6:134.
Demay, C., Liens, B., Burguiere, T., Hill, V., Couvin, D., et al. SITVITWEB--a publicly available international multimarker database for studying Mycobacterium tuberculosis genetic diversity and molecular epidemiology // Infect Genet Evol. 2012. Vol. 12. № 4. P. 755-766. doi: 710.1016/j.meegid.2012.1002.1004. Epub 2012 Feb 1017.
Haruaki Tomioka, Kenji Namba Development of antituberculous drugs: current status and future prospects // National library of medicine (National Center for Biotechnology Information). – 2006. – № 81 (12). – P. 753-74.
Hasker E., Ходжиханов М., Юрасова С.et al. Практика назначения противотуберкулезных препаратов в Узбекистане. Международный журнал «Туберкулез и легочные заболевания». том 2, № 1 2011 г., стр. 135-142.
Jacobs A.J. et al Antibodies and tuberculosis // Tuberculosis. – 2016. – № 1 (12). – P. 102-113.
Jagielski, T. Identification and analysis of mutations in the katG gene in multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis clinical isolates. Pneumonologia i alergologia polska 81, 298–307 (2013).
Jagielski T. Mutation profiling for detection of isoniazid resistance in Mycobacterium tuberculosis clinical isolates // J Antimicrob Chemother 2015; 70: 3214 –3221 doi:10.1093/jac/dkv253 Advance Access publication 25 August 2015
Kelley CL, Rouse DA, Morris SL. 1997. Analysis of ahpC gene mutations in isoniazid-resistant clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis. Anti-microb. Agents Chemother. 41:2057–2058.
Kumar, G. Whole cell & culture filtrate proteins from prevalent genotypes of Mycobacterium tuberculosis provoke better antibody & T cell – 2012. – Vol. 135. – P. 745–755.
Liu L., Jiang F., Chen L., et al. The impact of combined gene mutations in inhA and ahpC genes on high levels of isoniazid resistance amongst katG non-315 in multidrug-resistant tuberculosis isolates from China // Emerg Microbes Infect. 2018. №7 (1). P. 183. doi: 10.1038/s41426-018-0184-0.
Merker Matthias. Compensatory evolution drives multidrug-resistant tuberculosis in Central Asia. Running title: Evolution of MDR-TB in Central Asia. Research Article bioRxiv preprint first posted online May. 31, 2018; doi: http://dx.doi.org/10.1101/334599.
Migliori G.B., Zumla A. Extensively Drug-Resistant Tuberculosis (XDR-TB) // Infectious Diseases. – 4th edition. – 2017. – № 2. – P. 1264-1276.
Mokrousov I. Penitentiary population of Mycobacterium tuberculosis in Kyrgyzstan: exceptionally high prevalence of the Beijing genotype and its Russia-specific subtype. Infect Genet Evol. 2009;9(6):1400–5.
Musser JM, Kapur V, Williams DL, Kreiswirth BN, van Soolingen D, van Embden JD. 1996. Characterization of the catalase-peroxidase gene (katG) and inhA locus in isoniazid-resistant and -susceptible strains of Mycobacterium tuberculosis by automated DNA sequencing: restricted ar-ray of mutations associated with drug resistance. J. Infect. Dis. 173:196–202.
Reyes A. et al IS-seq: a novel high throughput survey of in vivo IS6110 transposition in multiple Mycobacterium tuberculosis genomes // Bio Med central Genomics. – Great Britain, 2012. – P. 1-15.
Seifert M., Catanzaro D., Catanzaro A., Timothy C. Rodwel Genetic Mutations Associated with Isoniazid Resistance in Mycobacterium tuberculosis: A Systematic Review. PLOS ONE | DOI:10.1371/journal.pone. 0119628 March 23, 2015.
Shitikov E, Ilina E, Chernousova L, Borovskaya A, Rukin I, Afanas'ev M, Smirnova T, Vorobyeva A, Larionova E, Andreevskaya S, Kostrzewa M, Govorun V. Mass spectrometry based methods for the discrimination and typing of mycobacteria // Infect Genet Evol. 2012. Vol. 12. №4. P. 838-845.
Shitikov EA, Bespyatykh JA, Ischenko DS, Alexeev DG, Karpova IY, Kostryukova ES, Isaeva YD, Nosova EY, Mokrousov IV, Vyazovaya AA, Narvskaya OV, Vishnevsky BI, Otten TF, Zhuravlev VY, Yablonsky PK, Ilina EN, Govorun VM. Unusual large-scale chromosomal rearrangements in Mycobacterium tuberculosis Beijing B0/W148 cluster isolates // PLoS One. 2014. Vol. 9 № 1. P. e84971.
Shitikov E., Vyazovaya A., Malakhova M., Guliaev A., Bespyatykh J., Proshina E., Pasechnik O., Mokrousov I. Simple assay to detect Central Asia Outbreak clade of Mycobacterium tuberculosis Beijing genotype // J. Clin. Microbiol. ‒ 2019. ‒ May 1. pii: JCM.00215-19.
Takayama K., Wang C., Besra G. S. Pathway to Synthesis and Processing of Mycolic Acids in Mycobacterium tuberculosis // Clinical Microbiology Reviews: journal. — 2005. — Vol. 18, no. 1. — P. 81—101.
Timmins G.S., Deretic V. Mechanisms of action of isoniazid. Mol. Microbiol. 2006; 62: 1220–1227.
Vilcheze, C. & Jacobs, W. R. Jr. Resistance to isoniazid and ethionamide in Mycobacterium tuberculosis: genes, mutations, and causalities. Microbiology Spectrum 2, MGM2-0014-2013, https://doi.org/10.1128/ microbiolspec.MGM2-0014-2013 (2014).
WHO Global tuberculosis report 2019 – www.who.int/publications/i/item/9789241565714
Zhang Y., Heym B., Allen B. et al. The catalase-peroxidase gene and isoniazid resistance of Mycobacterium tuberculosis / / Nature. - 1992 - Vol. 358 - P. 591-593.
Zhang Y., Yew W. W. Mechanism s of drug resistance in Mycobacterium tuberculosis / / Int. J. Tuberculosis Lung Dis. - 2009 - Vol. 13, № 11 - P. 1320-1330.
Downloads
399 199Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 Жалолитдин Султон Назаров , Джамшид Рахимов
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
