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Figure 1 Illustre la réaction de chimie de clic de clé (A) pour la préparation des antibiotiques fluorescents, et avec (B) des exemples de structures de nos antibiotiques fluorescents édités basés sur la ciprofloxacine (cipro), le trimethoprim (TMP), et le linezolid. Ces sondes ont toutes été synthétisées à partir des antibiotiques correspondants via un intermédiaire azide. Ils ont ensuite été couplés aux fluorophores NBD et DMACA, chacun fonctionnalisé avec un alkyne.
La figure 2 montre par exemple des traces de LCMS d’une réaction de clic ciprofloxacine-N3 et NBD-alkyne, où l’azide a eluté à 3,2 min et le produit à 3,8 min. La comparaison 1 et 2 montre comment la progression de la réaction au clic pourrait être suivie par la disparition du pic d’azide (par détecteur UV ou MS). Spectra 3 démontre l’impact de la purification, avec des pics erronés disparaissant des traces de SP et uv. La pureté et le progrès de réaction pourraient être quantifiés par l’intégration du pic du produit et de tout pic d’impureté.
La figure 3 démontre les résultats typiques de l’évaluation de l’accumulation intracellulaire par spectroscopie de fluorescence en présence et absence d’efflux. Dans cette expérience, E. coli a été traité avec TMP-NBD avec ou sans l’ajout de CCCP, qui s’effondre la force motrice de proton (PMF). La fluorescence intracellulaire des bactéries était significativement plus élevée lorsqu’elle était prétraitée avec CCCP, ce qui indique que l’efflux a réduit l’accumulation de ces bactéries. Cette expérience a été répétée à l’aide de bactéries déficientes en tolC, affichant la capacité de cet essais pour examiner l’impact des composants individuels de pompe d’efflux. Dans ce cas,bien qu’il y ait eu une augmentation de la fluorescence intracellulaire comparée aux bactéries sauvages de type, l’accumulation de CCCP a toujours augmenté. Ces résultats indiquent que tolC prend part à l’efflux TMP, mais n’est pas la seule pompe PMF-drive impliqués.
La figure 4 montre le résultat de la même expérience que la figure 2, mais avec l’accumulation mesurée par cytométrie de débit au lieu de la spectroscopie. Les mêmes tendances de données ont été observées, démontrant que l’une ou l’autre technique peut être employée pour étudier le phénomène de l’accumulation intracellulaire négociée d’efflux.
La figure 5 montre des images de microscopie confocale représentatives de sondes fluorescentes gram-positives (S. aureus) et gram-négatives (E. coli) étiquetées avec TMP-NBD (1) et cipro-NBD ( 2à 3) sondes fluorescentes, respectivement. Dans les deux cas, le colorant à membrane rouge FM4-64FX a été ajouté afin de comparer la co-localisation. Pour TMP-NBD, le colorant bleu acide nucléique Hoechst-33342 a également été utilisé. En superposant ces images, la localisation de l’antibiotique dans les bactéries a été visualisée. La comparaison des panneaux 2 et 3 montre comment l’impact de l’efflux a été examiné, avec l’inhibiteur de l’efflux CCCP utilisé dans 2, résultant en accumulation intracellulaire. Dans le panneau 3, aucun CCCP n’a été ajouté. Par conséquent, l’efflux est actif et aucune accumulation de sonde n’a été vue.
La figure 6 montre des images de microscopie confocale représentatives de bactéries Gram-positives (S. aureus) étiquetées avec la sonde l’oxazolidinone Lz-NBD étiquetée DMACA. Le colorant à membrane rouge FM4-64FX a été ajouté afin de comparer la co-localisation, et le colorant d’acide nucléique vert Hoechst-33342 a également été utilisé. En superposant ces images, la localisation de l’antibiotique dans les bactéries a été visualisée, montrant la localisation interne distincte de la membrane et de l’acide nucléique.
Le tableau 1 montre les valeurs du MIC pour trois séries d’antibiotiques fluorescents, la ciprofloxacine, le trimethoprim (TMP) et le linézolid (Lz), avec des données présentées pour les dérivés parent antibiotiques, NBD et DMACA de chacun. Des espèces représentatives pour chaque antibiotique ont été choisies, y compris gram-positive et gram-négative. Pour la série de ciprofloxacine, les deux sondes fluorescentes ont perdu l’activité antibiotique par rapport au médicament parent, mais ont conservé une certaine activité contre toutes les espèces. De même, les sondes linezolid ont perdu une certaine activité, mais sont restées un antibiotique modéré à faible. Les sondes TMP ont perdu presque toute activité contre les bactéries de type sauvage, mais étaient actives contre e. coli déficient e. coli, ce qui indique que la perte d’activité antibactérienne était due à un manque d’accumulation.

Figure 1 : Synthèse et structures de sondes dérivées d’antibiotiques. (A) Le schéma général de réaction pour la synthèse des sondes antibiotiques fluorescentes des azide-antibiotiques et des alkyne-fluorophores. (B) Les structures de nos sondes publiées basées sur la ciprofloxacine, le trimethoprim et le linezolid. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 2 : Mesure de la pureté des sondes dérivées d’antibiotiques par LCMS. Les traces analytiques de LCMS de (1) incomplète, (2) complète, et (3) HPLC purifiéci ciprofloxacin-N3 - NBD-alkyne clic réactions démontrant la disparition du matériel de départ à l’achèvement de la réaction, et divers pics sur la purification. Une trace UV-Vis (absorption à 250 nm), trace B et MS (mode positif et négatif). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 3 : Mesure de lecteur de plaque de l’accumulation de sonde dérivée d’antibiotiques. Mesure spectroscopique de fluorescence de l’accumulation cellulaire de TMP-NBD (50 M) en nature sauvage (1, ATCC 25922) ettolC (2, ATCC 25922) E. coli incubé (A) avec et (B) sans ajout de CCCP (100 M). L’importance statistique (p '0,01; 'p '0,001) est indiquée entre l’absence ou la présence de CCCP et entre le type sauvage et letype de tolCE. coli. Les données rapportées sont la moyenne de SD pour trois expériences. Ce chiffre est adapté de notre publication précédente15, et illustre l’utilisation de la spectroscopie pour élucider le rôle de l’efflux sur l’accumulation intracellulaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 4 : Mesure de cytométrie de flux de l’accumulation de sonde dérivée d’antibiotiques. Mesure de cytométrie de flux de l’accumulation cellulaire utilisant TMP-NBD dans le type sauvage (1, ATCC 25922) et letolC (2, ATCC 25922) E. coli incubé avec et sans ajout de CCCP (100 M). L’activité médiane de fluorescence est montrée à partir de 10 000 événements bactériens, l’importance statistique (md, p 0,001; - p , p - 0,0001) est indiquée entre l’absence et la présence de CCCP et entre le type sauvage et le type detolCE. coli. Les données rapportées sont la moyenne de SD pour trois expériences. Ce chiffre est adapté de notre publication précédente15, et illustre l’utilisation de la cytométrie de flux pour élucider le rôle de l’efflux sur l’accumulation intracellulaire. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 5 : visualisation par microscopie confocale de la localisation de la sonde NBD. Images de microscopie confocales de 1) S. aureus en direct étiqueté avec Hoechst-33342 (bleu, acide nucléique), TMP-NBD (vert), FM4-64FX (rouge, membrane), et superposé; 2) E. coli vivant traité avec CCCP (inhibiteur d’efflux) étiqueté avec cipro-NBD (vert), FM4-64FX (rouge, membrane), et superposé; 3) E. coli vivant étiqueté avec cipro-NBD (vert), FM4-64FX (rouge, membrane), et superposé. Ce chiffre est adapté de nos publications précédentes15,16, et illustre l’utilisation de la microscopie pour examiner la localisation des sondes, y compris l’impact de l’efflux. Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.

Figure 6 : visualisation par microscopie confocale de la localisation de la sonde DMACA. Images de microscopie confocales de S. aureus en direct étiquetéavec la sonde d’oxazolidinone Lz-DMACA (bleu), Sytox vert (vert, acide nucléique), et FM4-64FX (rouge, membrane). Veuillez cliquer ici pour voir une version plus grande de ce chiffre.
| MIC (g/mL) |
| Espèces | Souche | Cipro | Cipro-NBD (en) | Cipro-DMACA | Tmp | TMP-NBD (en) | TMP-DMACA (en) | Linezolid (Lz) | Lz-NBD | Lz-DMACA |
| Staphylococcus aureus | ATCC 25923 | 0.125 - 0.5 | 32 à 64 ans | 16 | 1 | 16 | À l’autoricien | | | |
| ATCC 43300 | | | | | | | 1 | 16 | À l’autoricien |
| Streptococcus pneumoniae | ATCC 700677 | | | | | | | 1 | 4 | 64 |
| Enterococcus faecium | ATCC 35667 | 1 - 8 | 32 | 32 à 64 ans | | | | | | |
| ATCC 51559 | | | | | | | 2 | 16 | 32 |
| Klebsiella pneumoniae | ATCC 13883 | 0.015 - 0.06 | 8 - 16 | 8 - 32 | | | | | | |
| Pseudomonas aeruginosa | ATCC 27853 | 0.25 - 1 | 32 à 64 ans | 32 à 64 ans | | | | | | |
| Escherichia coli | ATCC 25922 | 0,004 euros | 8 | 2 | 0.5 | À l’autoricien | À l’autoricien | | | |
| Mutant 'tolC' | | | | 0.125 | 0.25 | 2 | | | |
Tableau 1. Activités antibiotiques des sondes antibiotiques fluorescentes basées sur la ciprofloxacine, le trimethoprim, et le linezolid contre les souches bactériennes médicalement pertinentes appropriées, telles que mesurées par des essais mic de microdilution de bouillon. Dans la plupart des cas, les sondes ont perdu une certaine activité par rapport au médicament parent, mais ont conservé une certaine puissance antibiotique mesurable (suffisante pour être utile dans d’autres études).