Молодые учёные ИОХ РАН: Касимова Анастасия

2 августа 2023 г.

аспирант, инженер-исследователь

Области исследований: капсульный полисахарид, фаговые деполимеразы, гликоконъюгатные вакцины, нонулозоновые кислоты, генный кластер бактерии

Лаборатория углеводов и биоцидов им. академика Н.К. Кочеткова № 21

Установление структуры капсульного полисахарида K98 Acinetobacter baumannii REV-1184, содержащего ацеталь циклической пировиноградной кислоты

Kasimova A.A., Shneider M.M., Edelstein M.V.,

Dzhaparova A.A., Shashkov A.S., Knirel Yu.A.,

Kenyon J.J., Structure of the K98 capsular

rich polysaccharide from Acinetobacter baumannii

REV-1184 containing a cyclic pyruvic acid

acetal, Int. J. Biol. Macromol., 2022, 218, 447-455

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.136

- Чему посвящены Ваши научные исследования в целом? Какую фундаментальную научную или практическую задачу Вы пытаетесь решить?

Работа посвящена капсульным полисахаридам условно патогенных бактерий Acinetobacter baumannii и Klebsiella pneumoniae. Они вызывают у людей с ослабленной иммунной системой сепсис, менингит, пневмонию и другие болезни. Основным фактором вирулентности бактерий является капсульный полисахарид, образующий защитный слой вокруг клетки. Поэтому первая задача сводится к установлению строения новых типов капсульных полисахаридов. Многообразие полисахаридов растет с каждым годом вместе с резистентностью к антибиотикам. Вследствие этого возникает вторая задача: поиск альтернативных способов лечения. Фаговая терапия, широко распространенный метод борьбы с другими бактериями, в отношении Acinetobacter baumannii и Klebsiella pneumoniae не развита, коммерческих препаратов на данный момент не существует. Для разработки этого направления полисахариды с уже установленной ранее структурой мы расщепляем деполимеразами бактериофагов. Полученные олигосахариды мы используем при создании гликоконъюгатных вакцин.

- Расскажите о Вашей последней высокорейтинговой работе, опубликованной в 2022 году. В чем её основная идея?

В данной работе был выделен новый капсульный полисахарид из сухих бактериальных клеток, которые были получены от пациента с кожной и тканевой инфекцией. Структура полисахарида была установлена при помощи избирательной периодатной деградации, мягкого кислотного гидролиза и анализа всех полученных соединений одномерной и двумерной спектроскопией ЯМР. Структура была подтверждена анализом генного кластера биосинтеза капсульного полисахарида.

- Где и каким образом могут быть использованы полученные в этой работе результаты?

Данные о структуре капсульного полисахарида необходимы для систематики и внесения в углеводную базу данных. Изучение каждого отдельного полисахарида важно для изучения развития Acinetobacter baumannii. После установления структуры полисахарида перед нами стоит следующая задача: подобрать фаговую деполимеразу, способную расщепить данный полисахарид, так как полисахарид ̶ основной фактор вирулентности бактерии и первичная мишень фаговой деполимеразы. Расщепление полисахарида делает возможным последующее инфицирование бактериальной клетки c ее дальнейшим лизисом.

- В чем сложность, и с какими трудностями Вы столкнулись во время выполнения этого исследования?

Мы работаем с небольшим количеством вещества. В данном случае из 2.6 грамм клеток, переданных нам микробиологами, было выделено всего 60 мг чистого полисахарида. Структура данного полисахарида была осложнена присутствием неуглеводного заместителя – ацеталя пировиноградной кислоты, который затруднял интерпретацию спектров. После деацеталирования спектры ЯМР также были неоднозначны ввиду сильной вязкости

раствора полимера, поэтому потребовалось периодатное окисление, избирательно расщепляющее вицинальные диольные группировки. С каждой новой модификацией и очисткой полученных в результате соединений вещества остается все меньше, что усложняет задачу. Интерпретация спектров природных полимеров задача нетривиальная, к каждой структуре нужен индивидуальный подход.

- Помогал ли Вам кто-нибудь в решении возникающих проблем?

Я очень благодарна всему дружному коллективу нашей лаборатории, в особенности моему научному руководителю Книрелю Юрию Александровичу, Арбатскому Николаю Петровичу, Шпирт Анне Михайловне и Здоровенко Эвелине Леонтьевне. За съемку ЯМР и масс-спектров хотелось бы поблагодарить Дмитренка Андрея Сергеевича, Шашкова Александра Степановича и Чижова Александра Олеговича.

- Есть ли у Вас дальнейшие планы по развитию этого направления исследования?

Область изучения бактериальных полисахаридов с каждым годом становится все более популярным и практически значимым направлением. В связи с ростом резистентности к антибиотикам, вопросы поиска альтернативных способов борьбы становятся все более актуальными. На данный момент мы планируем развивать наше исследование в двух направлениях: расщепления бактериофагами и создание гликоконъюгатных вакцин.

- Каким образом Вы попали в химию?

Я полюбила химию с первого урока в школе. Мне исключительно повезло с учителем, мы до сих пор общаемся. Я ей очень благодарна за все. В 9 классе в школьной лаборатории мы делали первый научный проект и успешно выступали с ним на конференциях. Она помогала мне готовиться к олимпиадам. Именно она посоветовала мне попробовать поступить в Московский химический лицей в 10 класс и связать свою жизнь с наукой.

- Как оказались в ИОХе?

Я попала в ИОХ еще будучи ученицей 10 класса Московского химического лицея. В этой школе созданы все условия для взращивания сильного интереса к науке, например, международные научные школы, позволяющие прикоснуться к настоящим исследованиям. На одной из таких школ в Сингапуре я познакомилась со своим будущим научным руководителем Анной Михайловной Шпирт, так я и попала в лабораторию №21 еще в 2015 году.

- Какими, на Ваш взгляд, качествами должен обладать современный ученый?

На мой взгляд, самое важное ̶ это живой интерес к работе. Ученый должен любить свое дело, свои открытия. Также важно быть самокритичным и открытым к мнению окружающих, так как именно в обсуждении рождается истина.

- Какой совет можете дать своим коллегам?

Я бы посоветовала никогда не сдаваться, больше обсуждать свои исследования с коллегами, не стесняться просить помощи, сотрудничать между собой и меньше конкурировать.