Исследование регуляторных эффектов малых молекул растительного происхождения в отношении бактериальных биосенсоров с различными системами «quorum sensing» LuxI/LuxR-типа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. «Quorum sensing» (QS) играет важную роль в реализации патогенного потенциала многих болезнетворных бактерий, в связи с чем является перспективным направлением для глубокого изучения, что может послужить основой для создания антибактериальных средств нового принципа действия. Однако использование ограниченного числа бактериальных биосенсоров оставляет вопросы, связанные с экстраполированием данных на всю систему «quorum sensing» и нуждается в дополнительных исследованиях. 

Цель исследования ‒ сравнение QS-ингибирующей активности малых молекул растительного происхождения в отношении системы QS LuxI/LuxR-типа виолацеин-продуцирующего штамма Chromobacterium subtsugae 026, а также панели бактериальных lux-биосенсоров.

Материал и методы. В работе использована библиотека химически синтезированных аналогов малых молекул растительного происхождения, представленная кверцетином, коричным альдегидом, 7-гидроксикумарином, 4-гексилрезорцинолом и салициловой кислотой. Влияние на рост и QS-ингибирующую активность малых молекул оценивали с использованием метода серийных разведений. Определение QS-ингибирующего эффекта исследуемых соединений проводили по измерению оптической плотности экстрагированного пигмента штамма Chromobacterium subtsugae 026 и измерению биолюминесценции бактериальных lux-биосенсоров.

Результаты. С использованием панели семи бактериальных биосенсоров проведен скрининг биологической активности кверцетина, коричного альдегида, 7-гидроксикумарина, 4-гексилрезорцинола и салициловой кислоты в отношении четырех систем «quorum sensing» LuxI/LuxR-типа. Продемонстрирован неодинаковый характер действия исследуемых соединений на тестируемые системы «quorum sensing». Установлено, что наиболее выраженным QS-ингибирующим действием в отношении Chromobacterium subtsugae 026 обладает 4-гексилрезорцинол, в то время как для бактериальных lux-биосенсоров более активным является коричный альдегид. 

Выводы. Представленная работа демонстрирует наличие неравнозначного характера действия исследуемых малых молекул в отношении четырех разных систем QS LuxI/LuxR-типа. Выдвинуто предположение, что данное обстоятельство может быть связано с разным механизмом действия исследуемых веществ на бактериальную клетку. Полученные результаты представляют практический интерес и нуждаются в дальнейшем изучении.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

К. С. Инчагова

Институт клеточного и внутриклеточного симбиоза Уральского отделения Российской академии наук; ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий» Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: ksenia.inchagova@mail.ru

к.б.н.

Россия, г. Оренбург; г. Оренбург

Е. А. Русакова

ФГБНУ «Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий» Российской академии наук

Email: ksenia.inchagova@mail.ru

к.б.н.

Россия, г. Оренбург

Список литературы

  1. Defoirdt T. Quorum-sensing systems as targets for antivi-rulence therapy. Trends Microbiol. 2018; 26(4): 313–328.
  2. Hawver L.A., Jung S.A., Ng W-L. Specificity and complexity in bacterial quorum-sensing systems. FEMS Microbiol. Rev. 2016; 40: 738–752.
  3. Chen J., Wang B., Lu Y., et al. Quorum sensing inhibitors from marine microorganisms and their synthetic derivatives. Mar. Drugs. 2019; 17(2): 80.
  4. Manner S., Fallarero A. Screening of natural product de-rivatives identifies two structurally related flavonoids as potent quorum sensing inhibitors against gram-negative bacteria. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(5): 1346.
  5. Stauff D.L., Bassler B.L. Quorum sensing in Chromobacterium violaceum: DNA recognition and gene regulation by the CviR receptor. J. Bacteriol. 2011; 193(15): 3871–3878.
  6. Deryabin D.G., Tolmacheva A.A. Antibacterial and anti-quorum sensing molecular composition derived from Quercus cortex (Oak bark) extract. Molecules. 2015; 20(9): 17093–17108.
  7. Vargas E.L.G., de Almeida F.A., de Freitas L.L. et al. Plant compounds and nonsteroidal anti-inflammatory drugs inter-fere with quorum sensing in Chromobacterium violaceum. Arch. Microbiol. 2021; 203: 5491–5507.
  8. Lee J., Zhang L. The hierarchy quorum sensing network in Pseudomonas aeruginosa. Protein and Cell. 2015; 6: 26–41.
  9. Lindsay A., Ahmer B.M.M. Effect of sdiA on biosensors of N-acylhomoserine lactones. J. Bacteriol. 2005; 187(14): 5054–5058.
  10. Hammer O., Harper D.A.T., Ryan P.D. PAST: paleon-tological statistics software package for education and data analysis. Palaeontol. Electron. 2001; 4(1): 1–9.
  11. Paczkowski J.E., Mukherjee S., McCready A.R., et al. Flavo-noids suppress Pseudomonas aeruginosa virulence through allosteric inhibition of quorum-sensing receptors. J. Biol. Chem. 2017; 292: 4064–4076.
  12. Quecan B.X.V., Santos J.T.C., Rivera M.L.C. et al. Effect of quercetin rich onion extracts on bacterial quorum sensing. Front. Microbiol. 2019; 10(867): 16.
  13. Chua S.L., Liu Y., Li Y. et al. Reduced intracellular c-di-GMP content increases expression of quorum sensing-regulated genes in Pseudomonas aeruginosa. Front. Cell. Infect. Mic-robiol. 2017; 7: 451.
  14. Deryabin D.G., Galadzhieva A.A., Kosyan D.B. et al. Plant-derived inhibitors of AHL-mediated quorum sensing in bacteria: modes of action. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20: 5588.
  15. Song K., Chen B., Cui Y. et al. The plant defense signal salicylic acid activates the RpfB-dependent quorum sensing signal turnover via altering the culture and cytoplasmic pH in the phytopathogen Xanthomonas campestris. ASM Journals. mBio. 2022; 13(2): e0364421.
  16. Yang L., Rybtke M.T., Jakobsen T.H., et al. Computer-aided identification of recognized drugs as Pseudomonas aerugi-nosa quorum-sensing inhibitors. Antimicrob Agents and Che-mother. 2009; 53(6): 2432–2443.
  17. Gyawaliab R., Ibrahimb S.A. Natural products as antimic-robial agents. Food. Control. 2014; 46: 412–429.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах