الهدف من هذا البروتوكول هو تحديد إنتاج الفيولاسين بواسطة Chromobacterium violaceum ATCC 12472 كوكيل لتقييم تثبيط استشعار النصاب بواسطة المركبات النشطة بيولوجيا.
مقالة منهجية
الهدف من هذا البروتوكول هو تحديد إنتاج الفيولاسين بواسطة Chromobacterium violaceum ATCC 12472 كوكيل لتقييم تثبيط استشعار النصاب بواسطة المركبات النشطة بيولوجيا.
تتواصل البكتيريا من خلال نظام يعرف باسم استشعار النصاب (QS) ، والذي يسمح لها بتنسيق سلوكها استجابة للتغيرات في كثافة الخلايا. تتضمن هذه العملية إنتاج وإفراز واكتشاف جزيئات الإشارات الصغيرة خارج الخلية ، والتي تسمى عادة المحرضات الذاتية (الذكاء الاصطناعي). ينظم QS مجموعة واسعة من الجينات والوظائف ، بما في ذلك تكوين الأغشية الحيوية وتشتتها ، وحركة الاحتشاد ، وإنتاج عوامل الفوعة ، ومقاومة المضادات الحيوية ، والتلألؤ البيولوجي ، من بين أمور أخرى. أصبح تثبيط QS استراتيجية واعدة لمضادات الفوعة ضد البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية لأنه يمارس ضغطا انتقائيا أقل مقارنة بالمضادات الحيوية التقليدية. في بكتيريا Chromobacterium violaceum ATCC 12472 ، تتحكم بروتينات QS CviI / CviR ، المتماثلة مع بروتينات QS من نوع LuxI / LuxR من Aliivibrio fisheri ، في العديد من الجينات ، بما في ذلك تلك المسؤولة عن إنتاج صبغة فيولاسين الأرجواني. C . violaceum تم استخدامه على نطاق واسع كسلالة مستشعر حيوي في دراسات تثبيط QS ، وخاصة تثبيط إنتاج الكمان. العديد من المركبات لديها القدرة على تثبيط QS عن طريق الارتباط ببروتينات QS ، إما متماثلات LuxI أو LuxR ، مما يؤدي إلى تعطيل دوائر QS. يصف هذا البروتوكول طريقة قياس كمية الفيلاسين الذي تنتجه C. violaceum ATCC 12472 وتثبيطه بواسطة المركبات النشطة بيولوجيا بتركيزات لا تؤثر على نمو البكتيريا. يوضح الاختبار الموصوف هنا انخفاضا كبيرا في إنتاج الفيوسين بواسطة المركبات المختبرة. تسلط هذه الدراسة الضوء على إمكانية استخدام هذا البروتوكول لفحص المرشحين الواعدين في أبحاث تثبيط QS.
يمكن للبكتيريا التواصل من خلال نظام يعرف باسم QS ، والذي يتيح التعديل المنسق لسلوكها استجابة للتغيرات في كثافة الخلايا. تتضمن هذه العملية إنتاج وإفراز واكتشاف جزيئات الإشارات الصغيرة خارج الخلية ، والتي تسمى أيضا المحفزات الذاتية ، والتي تسمح بالاتصال بين الأنواع المختلفة وداخل نفس النوع1،2.
هذا الاتصال قادر على تنظيم الجينات والوظائف مثل تكوين الأغشية الحيوية وتشتتها ، والحركة والالتصاق ، وتكاثر الخلايا ، وتوليف الإنزيمات الخارجية والسديروفور ، والتبواغ ، ومقاومة الأحماض ، ونقل الجينات الأفقي ، ومقاومة المضادات الحيوية ، والتلألؤ البيولوجي ، وإنتاج عديدات السكاريد الخارجية ، من بين أمور أخرى3،4،5. نظرا لأهمية الأنماط الظاهرية الخاضعة لتنظيم QS ، هناك اهتمام كبير بتطوير أنظمة قادرة على التدخل في هذا الاتصال الخلوي. يطلق على تثبيط إشارات QS أيضا تبريد النصاب (QQ) 6. يمكن أن يحدث QQ بعدة طرق ، بما في ذلك مثبطات تخليق المحرضات الذاتية ، والتعطيل الأنزيمي لهذه الإشارات ، والجزيئات ذات التأثير العدائي على هذه الجزيئات4،7.
أدى التهديد المتزايد لمقاومة المضادات الحيوية إلى دفع البحث في العلاجات البديلة ، بما في ذلك مثبطات استشعار النصاب (QSIs) ، التي تعطل الاتصال البكتيري دون قتل مسببات الأمراض مباشرة. قد تظهر هذه المركبات تأثيرات تآزرية عند دمجها مع المضادات الحيوية ، مما يعزز قابلية البكتيريا ويسمح بتقليل جرعات المضادات الحيوية ، وهي استراتيجية رئيسية لإبطاء تطور المقاومة. على سبيل المثال ، يؤخر ريسفيراترول وكاناميسين معا نمو Aeromonas hydrophila 8 ، بينما يتآزر N-acetylcysteine مع tobramycin لتعطيل الأغشية الحيوية Pseudomonas aeruginosa 5.
مع الإفراط في استخدام المضادات الحيوية وركود تطوير الأدوية ، تقدم مناهج مضادات الفوعة مثل تثبيط QS نقلة نوعية9. بدلا من استهداف قابلية البقاء ، فإنها تستهدف عوامل الفوعة ، مما يجعل البكتيريا أقل ضررا وأكثر عرضة لمناعة المضيف أو المضادات الحيوية5. تفرض هذه الاستراتيجية ضغطا انتقائيا أضعف مقارنة بالمضادات الحيوية التقليدية ، مما يقلل من المقاومة ويحافظ على الجراثيم المفيدة10،11. على الرغم من النتائج المعملية الواعدة ، لا يزال التحقق من الصحة في العالم الحقيقي من خلال التجارب السريرية غير مستكشف12. يمثل تثبيط QS مكملا واعدا للمضادات الحيوية ، لكن ترجمته إلى الممارسة تتطلب مزيدا من الأدلة على الفعالية والسلامة في البيئات البيولوجية المعقدة.
C. violaceum هو بروتين بيتا يشكل مستعمرات بنفسجية ذات سطح أملس ولامع. إنها عصيات لاهوائية اختيارية ولا تشكل جراثيم13. تتضمن آلية QS في C. violaceum حلقة تغذية مرتدة إيجابية تعتمد على نظام الجينات المماثل لنموذج lux ل Aliivibrio fisheri ، والذي يحتوي على بروتينات CviI (متماثلة ل LuxI) و CviR (متماثلة ل LuxR. الشكل 1). يظهر Violacein نشاطا بيولوجيا ضد الكائنات الحية المختلفة ، بما في ذلك الفطريات والبكتيريا والديدان الخيطية والفيروسات ، خاصة خلال مرحلة النمو الميكروبي الثابت ، عندما تكون الكثافة السكانية عالية للغاية ، وتنضب العناصر الغذائية تقريبا. وبالتالي ، يمكن اعتبار إنتاج الكمان استراتيجية تنافسية لإطالة بقاء المستعمرة الميكروبية14.
تنتج النباتات مركبات ناتجة عن التمثيل الغذائي الثانوي ، والتي تلعب دورا مهما في زيادة قدرتها على التكيف مع البيئات غير المواتية. هذه المستقلبات ، مثل القلويات والفينولات والفلافونويد والكينونات والعفص والتربين والليكتين ، معترف بها على نطاق واسع كآليات دفاعية ضد العاشبة والكائنات الحيةالدقيقة 15. جذبت إمكانات المركبات المشتقة من النباتات مثل QSI اهتماما خاصا بسبب التفاعلات الديناميكية بين النباتات والكائنات الحية الدقيقة. أظهرت الدراسات التي أجريت على تفاعلات مسببات الأمراض النباتية في الجذور أن النباتات يمكن أن تستجيب للمحفزات الذاتية البكتيرية عن طريق إفراز مركبات نشطة بيولوجيا قادرة على العمل كمثبطات ضد مسبباتالأمراض 16.
في هذه الدراسة ، نصف طريقة عملية تهدف إلى تحديد إنتاج الفيولاسين بواسطة C. violaceum ، مع التركيز على تثبيطه بواسطة المركبات النشطة بيولوجيا. تعمل هذه الطريقة كأداة فحص أولية لاختيار المركبات ذات أنشطة QSI المحتملة. يوفر نهجا سريعا وعمليا للتطوير العلاجي المستقبلي ضد البكتيريا المسببة للأمراض سالبة الجرام. سيكون هذا البروتوكول الموحد مفيدا لأنه يوفر وصفا مفصلا لم يتم إجراؤه في الدراسات السابقة وسيسهل المقارنة بين الدراسات المختلفة في المستقبل17 ، 18 ، 19.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد الثقافة (الشكل 2)
2. تحضير المركب
3. التخفيف التسلسلي20 وإعداد اللوحة (الشكل 3)
ملاحظة: يستخدم التخفيف التسلسلي لتقييم مجموعة من تركيزات المركب المختبر بسرعة. في هذه العملية ، يتم تخفيف المركب على التوالي بنسبة ثابتة ، في هذه الحالة 1: 2. كل تخفيف يقلل من تركيز المركب بمقدار النصف مقارنة بالتركيز السابق ، مما يؤدي إلى مجموعة من التركيزات المتناقصة20.
4. حضانة واستخراج الكمانش
5. القياس الكمي لإنتاج الكمان
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
بالنسبة للنتائج الموضحة هنا ، تم استخدام ثلاثة مركبات نشطة بيولوجيا تمت دراستها سابقا من قبل مجموعتناالبحثية 8 ، وهي ريسفيراترول ، وفارنيسول ، ولينالول. تم اختبار كل مركب لقدرته على تثبيط إنتاج الكمانش في C. violaceum ATCC 12472 ، وهو نمط ظاهري ينظمه نظام QS على vioABCDE operon23.
تثبت النتائج فعالية بروتوكولنا في تحديد إنتاج الكمان وتثبيطه بواسطة المركبات النشطة بيولوجيا في C. violaceum ATCC 12472. يؤكد الانخفاض الكبير...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ظهرت الطريقة الأولى لاستخراج وتوصيف الكمانات من C. violaceum في التسعينيات ، مع التركيز على تحديد مصادر الكربون المناسبة لتخليق الصباغ. في هذه العملية ، تم تجفيف الفيوسين - جنبا إلى جنب مع الخلايا ووسط الثقافة - ، وإعادة تعليقه في الإيثانول ، ثم فصله عن طريق استخراج طاف. تم تجفيف الكمان ، المذاب الآن في الإيثانول ، مرة أخرى ، مما أدى إلى ظهور شكل نقي وجاف من الصبغة27. في عام 1998 ، تم تعديل البروتوكول28. بينما كان الإيثانول لا يزال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويعلن أصحاب البلاغ أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
نود أن نشكر المجلس الوطني للتنمية العلمية (CNPQ) من خلال المنح # 403661 / 2023-4 و # 444794 / 2024-7 والمنح الدراسية # 306685 / 2022-1 ، ومؤسسة ساو باولو للأبحاث (FAPESP) على المنح # 2024 / 05158-6 و 2023 / 17090-4 والدعم المالي لمركز أبحاث الأغذية (FoRC) # 2013 / 07914-8.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| DMSO | موالفه | ||
| فارنيسول | سيجما ألدريتش | إف 203 | 95% |
| لينالول | سيجما ألدريتش | L2602 | 97% |
| لوريا بيرتاني وسط | ديفكو | 244620 | |
| فيلم لاصق بصري | ثيرمو فيشر | 4311971 | مايكرو أمبير |
| ريسفيراترول | سيجما ألدريتش | 5010 راند | ≥ 99٪ (HPLC) |
| قارئ Synergy HTX متعدد الأوضاع | بيوتيك | ||
| ألواح زراعة الأنسجة 96 جيدا | كاسفي | ك 12-096 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن