Формування біоплівки штамами Pseudomonas aeruginosa з різним рівнем внутрішньоклітинного цикло-ди-гмф за присутности синтетичних Аналогов сигнального хінолону

М. Б. Галкін, С. В. Водзінський, Л. М. Стрезєва, М. А. Джура, Б. М. Галкін, Т. О. Філіпова

Анотація


Мета роботи – дослідження формування біоплівки клітинами Pseudomonas aeruginosa з різним внутрішньоклітинним рівнем цикло-ди-ГМФ за впливу оригінальних похідних 2-гептил-3-гідрокси-4-хінолону з різною довжиною алкільного ланцюга. Методи. Клітини тест штамів інкубували у 96-лункових планшетах за присутності 20, 40 та 80 мкМ досліджуваних сполук. Сполуки були поділені на дві групи – зі зменшеною відносно PQS довжиною алкільного ланцюга та зі збільшеною відносно PQS довжиною алкільного ланцюга. Вміст планктонних клітин визначали спектрофотометрично за довжини хвилі 600 нм. Формування біоплівки оцінювали за допомогою CV-тесту (crystal violet-тесту) спектрофотометрично за довжини хвилі 592 нм. Результати. Отримані результати показали що аналоги PQS зі зменшеною довжиною алкільного ланцюга, у більшості випадків помірно знижують вміст планктонних клітин, тоді як похідні зі збільшеною довжиною алкільного ланцюга більш суттєво впливають на цей показник. PQS і його синтетичні аналоги підвищували масу біоплівок P. aeruginosa PA01 і P. aeruginosa PA01 pJN2133 на 34–79% та 135–217%, відповідно. У разі штаму P. aeruginosa PA01 ΔwspF1 досліджувані сполуки чинили протилежну дію – знижували масу біоплівок порівняно з контролем в 1,4–2 рази. Висновки. Встановлено, що PQS та його похідні з різною довжиною алкільного замісника модулюють процес формування біоплівки P. aeruginosа залежно від внутрішньоклітинного вмісту цикло-ди-ГМФ: стимулюють у штамів з природним і зниженим рівнями, але пригнічують його у разі високого вмісту вторинного месенджера.


Ключові слова


PQS; синтетичні аналоги PQS; циклічний 3,5-дигуанозинмонофосфат (цикло-ди-ГМФ); Pseudomonas aeruginosa

Повний текст:

PDF

Посилання


Galkin MB, Semenets АS, Finogenova MO, Galkin BM, Filipova ТО. Biofilm formation and motility of bacteria Pseudomonas aeruginosa with different c-di-GMP level. Microbiology and Biotechnology. 2017;38(2):40–50. (in Ukranian) doi: 10.18524/2307-4663.2017.2(38)/105020

Lapach CN, Chubenko AV, Babich PN. Statisticheskie metodi v medikobiologicheskich issledovaniyach s ispolsovaniem Excel. – К.: Моrion. – 2001. –260p. (in Russian)

Christensen GD, Simpson WA, Younger JJ, et al. Adherence of coagulasenegative Staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of Staphylococci to medical devices. J. clin. microbiol. 1985;22(6):996–1006

Dietrich LEP, Price-Whelan A, Petersen A, et al. The phenazine pyocyanin is a terminal signaling factor in the quorum sensing network of Pseudomonas aeruginosa. Mol. Microbiol. 2006;6:1308–1320. doi: 10.1111/j.1365-2958.2006.05306.x

Hickman JW, Tifrea DF, Harwood CS A chemosensory system that regulates biofilm formation through modulation of cyclic diguanylate levels. PNAS.2005;102:14422–14427. doi: 10.1073/pnas.0507170102

McKnight S L, Iglewski BH, Pesci EC. The Pseudomonas quinolone signal regulates rhl quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa. J. Bact.2000;182:2702–2708.

Ng WL, Bassler B. Bacterial quorum-sensing network architectures. Annu. Rev. Genet.2009;43:197–222. doi: 10.1146/annurev-genet-102108-134304

Pesci EC, Iglewski BH. The chain of command in Pseudomonas aeruginosa quorum sensing. Trends Microbiol.1997;5:132-134. doi: 10.1016/S0966-842X(97)01008-1

Römling U, Gomelsky M, Galperin MY. C-di-GMP: the dawning of a novel bacterial signalling system. Mol. Microbiol. 2005;57(3):629-639. doi:10.1111/j.1365-2958.2005.04697.x

Somanathan R, Smith KM. Synthesis of some 2-alkyl-4-quinolone and 2-alkyl-4-methoxyquinoline alkaloids J. heterocycl. Chem. 1981;18(6):1077-1079. doi: 10.1002/jhet.5570180603

Soukarieh F, Oton EV, Dubern J-F, et al. In Silico and in Vitro-Guided Identification of Inhibitors of Alkylquinolone-Dependent Quorum Sensing in Pseudomonas aeruginosa. Molecules. 2018;23:257-272. doi: 10.3390/molecules23020257

Szamosvári D, Böttcher T. 4-Quinolone N-oxides as bacterial weapons. Synlett. 2018;29:542–547.

Valentini M, Filloux A. Biofilms and cyclic di-GMP (c-di-GMP) signaling: Lessons from Pseudomonas aeruginosa and other bacteria. J. Biol. Chem. – 2016;291:12547–12555.

Welch M, Hodgkinson JT, Gross J, et al. Ligand binding kinetics of the quorum sensingmregulator PqsR. Biochemistry. 2013;52:4433–4438. doi: 10.1021/bi400315s

Winson MK, Camara M, Layifi A, et al. Multiple N-acyl-L-homoserine lactone signal molecules regulate production of virulence determinants and secondary metabolites in Pseudomonas aeruginosa (autoinducers/quorum sensing/gene regulation). Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995;92:9427-9431.

Winzer K, Williams P. Quorum sensing and the regulation of virulence gene expression in pathogenic bacteria. Int. J. Med. Microbiol. 2001;291:131-143. doi: 10.1078/1438-4221-00110.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Галкін М. Б., Семенець А. С., Фіногенова М. О., Галкін Б. М., Філіпова Т. О. Утворення біоплівки та рухливість бактерій Pseudomonas aeruginosa з різними рівнями вмісту циклічного дигуанозинмонофосфату // Мікробіологія і біотехнологія – 2017. – № 2. – С. 40–50.

Лапач С. Н., Чубенко А. В., Бабич П. Н. Статистические методы в медико-биологических исследованиях с использованием Excel. – К.: Морион.– 2001. – 260 с.

Christensen G. D., W. A. Simpson, J. J. Younger et al. Adherence of coagulase-negative Staphylococci to plastic tissue culture plates: a quantitative model for the adherence of Staphylococci to medical devices // J. clin. microbiol. 1985. –V. 22, № 6. – P. 996–1006.

Dietrich L.E.P., Price-Whelan A., Petersen A., et al. The phenazine pyocyanin is a terminal signaling factor in the quorum sensing network of Pseudomonas aeruginosa // Molecular Microbiology. – 2006. – V. 61. – P. 1308–1320

Hickman J. W., Tifrea D. F., Harwood C. S. A chemosensory system that regulates biofilm formation through modulation of cyclic diguanylate levels // PNAS. – 2005. – V. 102. – P. 14422–14427.

McKnight S. L., Iglewski B H., Pesci E C. The Pseudomonas quinolone signal regulates rhl quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa // Journal of Bacteriology. – 2000. – V. 182. – P. 2702–2708.

Ng W. L., Bassler B. L. Bacterial quorum-sensing network architectures // Annu. Rev. Genet. – 2009. – V. 43. – P. 197–222.

Pesci E. C., Iglewski B. H. The chain of command in Pseudomonas aeruginosa quorum sensing // Trends Microbiol. – 1997. – Vol. 5. – P. 132–134.

Römling U., Gomelsky M., Galperin M. Y. C-di-GMP: the dawning of a novel bacterial signalling system. // Molecular Microbiology. – 2005. – V. 57, № 3. – P. 629–639.

Somanathan R., Smith K. M. Synthesis of some 2-alkyl-4-quinolone and 2-alkyl-4-methoxyquinoline alkaloids // J. heterocycl. Chem. – 1981. – V. 18. – № 6. – P. 1077–1079.

Soukarieh F. , Oton E. V., Dubern J-F., et al. In Silico and in VitroGuided Identification of Inhibitors of Alkylquinolone-Dependent Quorum Sensing in Pseudomonas aeruginosa // Molecules – 2018. – V. 23. – P. 257–272.

Szamosvári D., Böttcher T. 4-Quinolone N-oxides as bacterial weapons // Synlett. – 2018. – V. 29. – 542–547.

Valentini M., Filloux A. Biofilms and cyclic di-GMP (c-di-GMP) signaling: Lessons from Pseudomonas aeruginosa and other bacteria // J. Biol. Chem. – 2016. – V. 291, № 24. – P. 12547–12555.

Welch M., Hodgkinson J. T., Gross J., et al. Ligand binding kinetics of the quorum sensingmregulator PqsR // Biochemistry. – 2013. – V. 52. – P. 4433–4438.

Winson M. K., Camara M., Layifi A., et al. Multiple N-acyl-L-homoserine lactone signal molecules regulate production of virulence determinants and secondary metabolites in Pseudomonas aeruginosa (autoinducers/quorum sensing/gene regulation) // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1995. – V. 92. – P. 9427–9431.

Winzer K., Williams P. Quorum sensing and the regulation of virulence gene expression in pathogenic bacteria // Int. J. Med. Microbiol. – 2001. – V. 291. – P. 131–143.





DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2018.2(42).134716

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663