Gamma-lactones effects on growth and chemical communication in Chromobacterium subtsugae


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Relevance. Currently, the search for natural compounds that inhibit density-dependent chemical communication in pathogenic bacteria is the most promising strategy for alternative antimicrobial chemotherapy. Goal of the study. Screening of chemically synthesized plant-derived gamma-lactone analogs for effects on growth and N-hexanoyl-L-homoserine lactone (C6-AHL) mediated chemical communication in a Chromobacterium subtsugae model. Material and methods. Five gamma-lactones containing a common five-membered oxolane ring and a linear alkyl radical of 2, 3, 4, 5, or 8 carbon atoms were included in the study. Genetically related strains of wild-type C. subtsugae ATCC 31532 and C6-AHL-deficient mutant C. subtsugae NCTC 13274 were model objects. The criteria for the gamma-lactones bioactivity were 50% suppression of bacterial growth and 50% inhibition of C6-AHL-dependent pigment violacein biosynthesis, respectively. Results. The inhibitory effect of gamma-lactones on chemical communication in bacteria was shown in the range from 1.04 mg/ml to 0.02 mg/ml against C. subtsugae ATCC 31532 and from 0.35 mg/ml to 0.02 mg /ml against C. subtsugae NCTC 13274, while the growth suppression required significantly higher concentrations. The intensity of these effects were directly proportional to the alkyl radical length in the screened molecules, increasing from short chain gamma-caprolactone to long chain gamma-dodecalactone. Conclusions. The nature of the anti-infective activity of medicinal plants containing gamma-lactones compounds is hypothesized. This point of view provides a perspective for an in-depth analysis of the gamma-lactone bioactivity mechanism, suggesting their interference with structurally similar AHLs in density-dependent chemical communication systems of bacteria.

About the authors

K. S. Inchagova

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Email: dgderyabin@yandex.ru

Ph.D. (Biol.)

Russian Federation

G. K. Duskaev

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Email: dgderyabin@yandex.ru

Dr.Sc.(Biol.)

Russian Federation

D. G. Deryabin

Federal Research Centre of Biological Systems and Agrotechnologies of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dgderyabin@yandex.ru

Dr.Sc. (Med.), Professor

Russian Federation, г. Оренбург, Россия

References

  1. Carey F.A., Giuliano R.M. Organic Chemistry (8th ed.). New-York: McGraw-Hill. 2011; pp. 798-99.
  2. Du Y.L., Shen X.L., Yu P. et al. Gamma-butyrolactone regulatory system of Streptomyces chattanoogensis links nutrient utilization, metabolism, and development. Appl. Environ. Microbiol. 2011; 77(23): 8415-8426.
  3. Gottelt M., Hesketh A., Bunet R. et al. Characterisation of a natural variant of the y-butyrolactone signalling receptor. BMC Res. Notes. 2012; 5: 379.
  4. Lechner D., Stavri M., Oluwatuyi M. et al. The anti-staphylococcal activity of Angelica dahurica (Bai Zhi). Phytochemistry. 2004; 65(3): 331-335.
  5. Whiteley M., Diggle S.P., Greenberg E.P. Progress in and promise of bacterial quorum sensing research. Nature. 2017; 551: 313-320.
  6. Mukherjee S., Bassler B.L. Bacterial quorum sensing in complex and dynamically changing environments. Nat. Rev. Microbiol. 2019; 17: 371-382.
  7. Biarnes-Carrera M., Lee C.K., Nihira T. et al. Orthogonal regulatory circuits for Escherichia coli based on the y-butyrolactone system of Streptomyces coelicolor. ACS Synth. Biol. 2018; 7(4): 1043-1055.
  8. Liu X., Wang W., Li J. et al. A widespread response of Gram-negative bacterial acyl-homoserine lactone receptors to Gram-positive Streptomyces y-butyrolactone signaling molecules. Sci. China. Life. Sci. 2021; 64(10): 1575-1589.
  9. Harrison A.M., Soby S.D. Reclassification of Chromobacterium violaceum ATCC 31532 and its quorum biosensor mutant CV026 to Chromobacterium subtsugae. AMB Express. 2020; 10(1): 202.
  10. 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.
  11. McClean K.H., Winson M.K., Fish L. et al. Quorum sensing and Chromobacterium violaceum: exploitation of violacein production and inhibition for the detection of N-acylho-moserine lactones. Microbiology (Reading). 1997; 143(12): 3703-3711.
  12. Дерябин Д.Г., Галаджиева А.А., Дускаев Г.К. Скрининг производных N-гексанамида и 2Н-1,3-бензодиаксола как модуляторов «кворум сенсинга» у Chromobacterium violaceum. Микробиология. 2020; 89(6): 728-736

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1

Download (11KB)
3. Fig. 2

Download (29KB)
4. Fig. 3

Download (29KB)
5. Table 1. Fig. 1

Download (3KB)
6. Table 1. Fig. 2

Download (3KB)
7. Table 1. Fig. 3

Download (5KB)
8. Table 1. Fig. 4

Download (5KB)
9. Table 1. Fig. 5

Download (4KB)

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».