Bioluminescent Test System Based on Recombinant L. mingrelica Firefly Luciferase as a Means of Investigating the Efficacy of Gentamicin Effect on E. coli Living Cells

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

This paper highlights the possibilities of applicability of a test system based on E. coli BL-21 Codon Plus (DE3) living cells expressing pH-tolerant thermostable Luciola mingrelica firefly luciferase to study the kinetic mechanism by which aminoglycosides, such as gentamicin used in this study, act taking into account changes in the ATP and firefly luciferase levels inside and outside the cells. It has been shown that it is possible to evaluate the changes in cell viability, assess the effectiveness of the antibiotic action, and predict the formation of persisters after incubation of bacteria with antibiotic for 3 hours. The method is promising for rapid primary high-throughput screening of antibacterial agents and dosage forms to assess their effectiveness and mechanism of action.

Авторлар туралы

G. Lomakina

Department of Chemistry, M.V. Lomonosov Moscow State University

Email: lomakinagalina@yahoo.com
Moscow, Russia

S. Kaminskaya

Department of Chemistry, M.V. Lomonosov Moscow State University; Department of Fundamental Sciences, N.E. Bauman Moscow State Technical University

Moscow, Russia; Moscow, Russia

N. Ugarova

Department of Chemistry, M.V. Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Lomakina G. Y., Modestova Y., and Ugarova N. N. Bioluminescence assay for cell viability. Biochemistry (Moscow), 80 (6), 701–713 (2015). doi: 10.1134/s0006297915060061
  2. Lomakina G. Y., Fomina A. D., and Ugarova N. N. Kinetics of interaction of digitonin and its analogues with HEK293 cells studied by the bioluminescence method. Moscow Univer. Chem. Bull., 75 (3), 186–194 (2020). doi: 10.3103/S0027131420030086
  3. Lomakina G. Y. and Ugarova N. N. Luciola mingrelica firefly luciferase as a marker in bioluminescent immunoassays. Biophys. Rev., 15, 955–962 (2023), DOI: 0.1007/s12551-023-01115-z
  4. Lomakina G. Y., Ugarova N. N. Application of bioluminescent methods to study the effect of the membraneactive antibiotic colistin on bacterial cells. Photochem. Photobiol., 98 (5), 1077–1083 (2022). doi: 10.1111/php.13606
  5. Lomakina G. Yu., Ugarova N. N. Bioluminescent test systems based on firefly luciferase for studying stress effects on living cells. Biophys. Rev., 14, 887–892 (2022). doi: 10.1007/s12551-022-00978-y
  6. Lomakina G. Y. and Ugarova N. N. Kinetics of the inter-action of colistin with live Escherichia coli cells by the bioluminescence method. Moscow Univer. Chem. Bull., 77 (1), 42–47 (2022). doi: 10.3103/S0027131422010059
  7. Garneau‐Tsodikova S. and Labby K. J. Mechanisms of resistance to aminoglycoside antibiotics: overview and perspectives. Med. Chem. Comm., 7 (1), 11–27 (2016). doi: 10.1039/C5MD00344J
  8. Bryan L. E. and Van Den Elzen H. M. Gentamicin accumulation by sensitive strains of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa J. Antibiot. (Tokyo), 28 (9), 696–703 (1975).
  9. Heller A. H., Spector R., and Aalyson M. Effect of sodium chloride on gentamicin accumulation by Escherichia coli: correlation with bacterial growth and viability. J Antibiot. (Tokyo), 33 (6), 604–613 (1980).
  10. Vanhoof R., Sonck P., and Hannecart-Pokorni E. The role of lipopolysaccharide anionic binding sites in aminoglycoside uptake in Stenotrophomonas (Xanthomonas) maltophilia. J. Antimicrob. Chemother., 35 (1), 167–171 (1995).
  11. Bryan L. and van der Elzen H. Effects of membraneenergy mutations and cations on streptomycin and gentamicin accumulation by bacteria: a model for entry of streptomycin and gentamicin in susceptible and resistant bacteria. Antimicrob. Agents Chemother., 12 (2), 163–177 (1977).
  12. Ramirez M. S. and Tolmasky M. E. Aminoglycoside modifying enzymes. Drug Resist Updat., 13 (6), 151–171 (2010). doi: 10.1016/j.drup.2010.08.003
  13. Eisenberg E.S., Mandel L.J., Kaback H.R., MillerM.H. 1984. Quantitative association between electrical potential across the cytoplasmic membrane and early gentamicin uptake and killing in Staphylococcus aureus. J. Bacteriol., 157 (3), 863–867 (1984). doi: 10.1128/jb.157.3.863-867.1984
  14. El Khoury J. Y., Zamarreno Beas J., Huguenot A., Py B., and Barras F. Bioenergetic state of escherichia coli controls aminoglycoside susceptibility. mBio, 14 (1), e03302-22 (2023). doi: 10.1128/mbio.03302-22
  15. Koksharov M. I. and Ugarova N. N. Thermostabilization of firefly luciferase by in vivo directed evolution. Protein Eng. Des. Sel., 24 (11), 835–844 (2011). doi: 10.1093/protein/gzr044
  16. Smirnova D. V., Samsonova J. V., and Ugarova N. N. The bioluminescence resonance energy transfer from firefly luciferase to a synthetic dye and its application for the rapid homogeneous immunoassay of progesterone. Photochem. Photobiol., 92 (1), 158–165 (2016). doi: 10.1111/php.12556
  17. Pu Y., Li Y., Jin X., Tian T., Ma Q., Zhao Z., Lin S. Y., Chen Z., Li B., Yao G., Leake M. C., Lo C. J., and Bai F. ATP-Dependent dynamic protein aggregation regulates bacterial dormancy depth critical for antibiotic tolerance. Mol Cell., 73 (1), 143–156 (2019). doi: 10.1016/j.molcel.2018.10.022
  18. Shan Y., Brown Gandt A, Rowe S. E., Deisinger J. P., Conlon B. P., and Lewis K. ATP-Dependent persister formation in Escherichia coli. mBio, 8 (1), e02267-16 (2017). doi: 10.1128/mBio.02267-16

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».