Антибиопленочная активность антиматриксных молекул

Абатуров, А.Е. (2020) Антибиопленочная активность антиматриксных молекул. Здоров’я дитини = Zdorov’e Rebenka, 15 (8). pp. 559-566. ISSN 2224-0551 (print), 2307-1168 (online)

Text Zdorov’e Rebenka. 2020_15(8)559-566.pdf Download (2MB)

Abstract

Позаклітинний матрикс біоплівок забезпечує фіксацію біоплівки на біологічній поверхні та захист її бактерій від зовнішніх несприятливих чинників. Основним структурним компонентом біоплівок є позаклітинна полісахаридна речовина. Ключовими молекулярними структурами, що підтримують тривимірну структуру біоплівки, вважають екзополісахариди й амілоїдоподібні волокна. До недавнього часу передбачалося, що більшість механізмів диспергування біоплівок асоційована з функціонуванням матриксних деградуючих ферментів, таких як глікозидгідролази, полісахаридні ліази та протеази. Однак продемонстровано, що в процесі руйнування матриксних екзополісахаридів та амілоїдоподібних волокон відіграють самостійну роль малі молекули. Серед сполук, що порушують матрикс біоплівки, розрізняють антиматриксні молекули, сполуки, що взаємодіють із мікродоменами бактеріальної мембрани, і бактеріальні поверхнево-активні речовини (біосурфагенти). Продемонстровано, що сполуки даних груп можуть пригнічувати утворення біоплівок і сприяти їх диспергуванню. Із групи антиматриксних молекул поліамін норспермідин взаємодіє з екзополісахаридами, а похідний бензохінона AA-861 і сесквітерпеновий лактон партенолід — з TasA-амілоїдоподібними волокнами. Норспермідин запобігає утворенню та диспергує біоплівки різних бактерій, включаючи Acinetobacter baumannii, Bacillus subtili, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis. Сполука ­AA-861 проявляє активність проти біоплівок, що утворені бактеріями Streptococcus mutans, Bacillus cereus, Escherichia coli, а партенолід диспергує біоплівки, сформовані Escherichia coli і Bacillus cereus. Сарагосові кислоти, взаємодіючи з мікродоменами бактеріальної мембрани, порушують функціонування рафт-асоційованих протеїнів бактерій. Малі антиматриксні молекули і націлені на мікродомени мембрани бактерій сполуки, що ініціюють диспергування біоплівки, безумовно, стануть підставою для розробки ефективних антибіоплівкових терапевтичних лікарських засобів. Внеклеточный матрикс биопленок обеспечивает фиксацию биопленки на биологической поверхности и защиту ее бактерий от внешних неблагоприятных факторов. Основным структурным компонентом био­пленок является внеклеточное полисахаридное вещество. Ключевыми молекулярными структурами, поддерживающими трехмерную структуру биопленки, считают экзополисахариды и амилоидоподобные волокна. До недавнего времени предполагалось, что большинство механизмов диспергирования биопленок ассоциировано с функционированием матриксных деградирующих ферментов, таких как гликозидгидролазы, полисахаридные лиазы и протеазы. Однако продемонстрировано, что в процессе разрушения матриксных экзополисахаридов и амилоидоподобных волокон играют самостоятельную роль малые молекулы. Среди соединений, нарушающих матрикс биопленки, различают антиматриксные молекулы, соединения, взаимодействующие с микродоменами бактериальной мембраны, и бактериальные поверхностно-активные вещества (биосурфагенты). Продемонстрировано, что соединения данных групп могут ингибировать образование биопленок и способствовать их диспергированию. Из группы антиматриксных молекул полиаминное соединение норспермидин взаимодействует с экзополисахаридами, а производные бензохинона AA-861 и сесквитерпеновый лактон партенолид — с TasA-амилоидоподобными волокнами. Норспермидин предотвращает образование и диспергирует биопленки различных бактерий, включая Acinetobacter baumannii, Bacillus subtili, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis. Соединение AA-861 проявляет активность против биопленок, которые образованы бактериями Streptococcus mutans, Bacillus cereus, Escherichia coli, а партенолид диспергирует биопленки, сформированные Escherichia coli и Bacillus cereus. Сарагосовые кислоты, взаимодействуя с микродоменами бактериальной мембраны, нарушают функционирование рафт-ассоциированных протеинов бактерий. Малые антиматриксные молекулы и нацеленные на микродомены мембраны бактерий, инициирующие диспергирование биопленки, безусловно, станут основанием для разработки эффективных антибиопленочных терапевтических лекарственных средств. The extracellular matrix of biofilms ensures the fixation of the biofilm on the biological surface and the protection of its bacteria from external adverse factors. The main structural component of biofilms is an extracellular polysaccharide substance. Exopolysaccharides and amyloid-like fibers are considered key molecular structures that support the three-dimensional structure of biofilms. Until recently, it was assumed that most biofilm dispersion mechanisms are associated with the functioning of matrix degrading enzymes, such as glycoside hydrolases, polysaccharide lyases, and proteases. However, it has been demonstrated that small molecules play an independent role in the process of destruction of matrix exopolysaccharides and amyloid-like fibers. Among the compounds that violate the biofilm matrix, anti-matrix molecules, compounds interacting with microdomains of the bacterial membrane and bacterial surfactants (biosurfactants) are distinguished. It has been demonstrated that compounds of these groups can inhibit the formation of biofilms and contribute to the dispersion of biofilms. From the group of anti-matrix molecules, the polyamine compound norspermidine interacts with exopolysaccharides, and the derivatives of benzoquinone AA-861 and sesquiterpene lactone parthenolide interact with TasA-amyloid-like fibers. Norspermidine prevents the formation and dispersion of biofilms of various bacteria, including Acinetobacter baumannii, Bacillus subtili, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Staphy­lococcus aureus, Staphylococcus epidermidis. Compound AA-861 is active against biofilms, which are formed by the bacteria Streptococcus mutans, Bacillus cereus, Escherichia coli. Parthenolide disperses biofilms formed by Escherichia coli and Bacillus cereus. Zaragozic acid, interacting with microdomains of the bacterial membrane, disruptі the functioning of raft-associated bacterial proteins. Small anti-matrix molecules and bacterial membranes aimed at microdomains that initiate biofilm dispersion will certainly become the basis for the development of effective antibiofilm therapeutic drugs.

Item Type:	Article
Additional Information:	For citation: Zdorov’e Rebenka. 2020;15(8):559-566. doi: 10.22141/2224-0551.15.8.2020.220355
Uncontrolled Keywords:	бактеріальні біоплівки; диспергування; антиматриксні молекули; бактериальные биопленки; диспергирование; антиматриксные молекулы; bacterial biofilms; dispersion; anti-matrix molecules.
Subjects:	Pediatrics Theoretical medicine
Divisions:	Departments > Department of Pediatrics 1 and medical genetics (formerly - Faculty Pediatrics and Medical Genetics)
Depositing User:	Елена Шрамко
Date Deposited:	08 Feb 2021 14:34
Last Modified:	08 Feb 2021 14:34
URI:	http://repo.dma.dp.ua/id/eprint/6237

Actions (login required)

View Item