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 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.

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

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».