Bu protokolün amacı, biyoaktif bileşikler tarafından çekirdek algılama inhibisyonunu değerlendirmek için bir vekil olarak Chromobacterium violaceum ATCC 12472 tarafından violacein üretimini ölçmektir.
Yöntem makalesi
Bu protokolün amacı, biyoaktif bileşikler tarafından çekirdek algılama inhibisyonunu değerlendirmek için bir vekil olarak Chromobacterium violaceum ATCC 12472 tarafından violacein üretimini ölçmektir.
Bakteriler, hücre yoğunluğundaki değişikliklere yanıt olarak davranışlarını koordine etmelerini sağlayan çekirdek algılama (QS) olarak bilinen bir sistem aracılığıyla iletişim kurar. Bu işlem, genellikle otoindükleyiciler (AI) olarak adlandırılan küçük hücre dışı sinyal moleküllerinin üretimini, salgılanmasını ve tespit edilmesini içerir. QS, diğerlerinin yanı sıra biyofilm oluşumu ve dağılımı, sürü motilitesi, virülans faktörlerinin üretimi, antibiyotik direnci ve biyolüminesans dahil olmak üzere çok çeşitli gen ve işlevleri düzenler. QS inhibisyonu, geleneksel antibiyotiklere kıyasla daha düşük bir seçici baskı uyguladığı için antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı umut verici bir antivirülans stratejisi haline gelmiştir. Chromobacterium violaceum ATCC 12472 bakterisinde, Aliivibrio fisheri'nin LuxI/LuxR tipi QS proteinlerine homolog olan QS proteinleri CviI/CviR, mor pigment violaceinin üretilmesinden sorumlu olanlar da dahil olmak üzere birçok geni kontrol eder. C. violaceum , QS inhibisyon çalışmalarında, özellikle violacein üretiminin inhibisyonunda bir biyosensör suşu olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçok bileşik, LuxI veya LuxR homologları gibi QS proteinlerine bağlanarak QS devrelerini bozarak QS'yi inhibe etme potansiyeline sahiptir. Bu protokol, C. violaceum ATCC 12472 tarafından üretilen violacein miktarını belirleme yöntemini ve bakteri üremesini etkilemeyen konsantrasyonlarda biyoaktif bileşikler tarafından inhibisyonunu açıklar. Burada tarif edilen tahlil, test edilen bileşikler tarafından violacein üretiminde önemli bir azalma olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, QS inhibisyonu araştırmasında gelecek vaat eden adayları taramak için bu protokolü kullanma potansiyelini vurgulamaktadır.
Bakteriler, hücre yoğunluğundaki değişikliklere yanıt olarak davranışlarının koordineli modülasyonunu sağlayan QS olarak bilinen bir sistem aracılığıyla iletişim kurabilir. Bu süreç, hem farklı türler arasında hem de aynı tür içinde iletişime izin veren, otoindükleyiciler olarak da adlandırılan küçük hücre dışı sinyal moleküllerinin üretimini, salgılanmasını ve tespit edilmesini içerir 1,2.
Bu iletişim, biyofilm oluşumu ve dispersiyonu, motilite ve adezyon, hücre proliferasyonu, ekzoenzimlerin ve sideroforların sentezi, sporülasyon, asit direnci, yatay gen transferi, antibiyotik direnci, biyolüminesans, ekzopolisakkaritlerin üretimi gibi genleri ve işlevleri düzenleme yeteneğine sahiptir 3,4,5. QS tarafından düzenlenen fenotiplerin önemi göz önüne alındığında, bu hücresel iletişime müdahale edebilecek sistemler geliştirmeye büyük ilgi vardır. QS sinyalinin inhibisyonu aynı zamanda çekirdek söndürme (QQ)6 olarak da adlandırılır. QQ, otoindükleyicilerin sentezinin inhibitörleri, bu sinyallerin enzimatik inaktivasyonu ve bu moleküller üzerinde antagonistik etkiye sahip moleküller dahil olmak üzere çeşitli şekillerde ortaya çıkabilir 4,7.
Artan antibiyotik direnci tehdidi, patojenleri doğrudan öldürmeden bakteriyel iletişimi bozan çekirdek algılama inhibitörleri (QSI'ler) dahil olmak üzere alternatif tedavilere yönelik araştırmalara yol açmıştır. Bu bileşikler, antibiyotiklerle birleştirildiğinde sinerjik etkiler gösterebilir, bakteriyel duyarlılığı artırabilir ve direnç gelişimini yavaşlatmak için önemli bir strateji olan antibiyotik dozlarının azalmasına izin verebilir. Örneğin, resveratrol ve kanamisin birlikte Aeromonas hydrophila büyümesini 8 geciktirirken, N-asetilsistein tobramisin ile sinerji oluşturarak Pseudomonas aeruginosa biyofilmlerini5 bozar.
Aşırı antibiyotik kullanımı ve durgun ilaç geliştirme ile, QS inhibisyonu gibi antivirülans yaklaşımları bir paradigma kayması sunmaktadır9. Canlılığı hedeflemek yerine, bakterileri daha az zararlı ve konakçı bağışıklığına veya antibiyotiklere karşı daha savunmasız hale getiren virülans faktörlerini hedef alırlar5. Bu strateji, geleneksel antibiyotiklere kıyasla daha zayıf seçici baskı uygulayarak direnci en aza indirir ve faydalı mikrobiyotayı korur10,11. Umut verici laboratuvar sonuçlarına rağmen, klinik deneyler yoluyla gerçek dünya doğrulaması yeterince araştırılmamıştır12. QS inhibisyonu, antibiyotikler için umut verici bir tamamlayıcıdır, ancak pratiğe çevrilmesi, karmaşık biyolojik ortamlarda etkinlik ve güvenlik konusunda daha fazla kanıt gerektirir.
C. violaceum, pürüzsüz ve parlak bir yüzeye sahip menekşe kolonileri oluşturan bir beta proteobakteridir. Fakültatif anaerobik basillerdir ve spor oluşturmazlar13. C. violaceum'daki QS mekanizması, CviI (LuxI'ye homolog) ve CviR (LuxR'ye homolog; Şekil 1). Violacein, mantarlar, bakteriler, nematodlar ve virüsler dahil olmak üzere çeşitli organizmalara karşı, özellikle popülasyon yoğunluğunun son derece yüksek olduğu ve besin maddelerinin neredeyse tükendiği mikrobiyal durağan büyüme aşamasında biyosidal aktivite sergiler. Sonuç olarak, violacein üretimi, mikrobiyal koloninin hayatta kalma süresini uzatmak için rekabetçi bir strateji olarak kabul edilebilir14.
Bitkiler, elverişsiz ortamlara uyum sağlama yeteneklerini arttırmada çok önemli bir rol oynayan ikincil metabolizmadan kaynaklanan bileşikler üretir. Alkaloidler, fenoller, flavonoidler, kinonlar, tanenler, terpenler ve lektinler gibi bu metabolitler, otoburlara ve mikroorganizmalara karşı savunma mekanizmaları olarak yaygın olarak kabul edilmektedir15. Bitki türevli bileşiklerin QSI olarak potansiyeli, bitkiler ve mikroorganizmalar arasındaki dinamik etkileşimler nedeniyle özel ilgi çekmiştir. Rizosferdeki bitki-patojen etkileşimleri üzerine yapılan çalışmalar, bitkilerin patojenlere karşı inhibitör görevi görebilen biyoaktif bileşikler salgılayarak bakteriyel otoindükleyicilere yanıt verebileceğini göstermiştir16.
Bu çalışmada, biyoaktif bileşikler tarafından inhibisyonuna odaklanarak, C. violaceum tarafından violacein üretimini ölçmeyi amaçlayan pratik bir yöntem tanımlanmıştır. Bu yöntem, potansiyel QSI aktivitelerine sahip bileşiklerin seçilmesi için bir başlangıç tarama aracı olarak hizmet eder. Gram-negatif patojenik bakterilere karşı gelecekteki terapötik gelişim için hızlı ve pratik bir yaklaşım sağlar. Bu standartlaştırılmış protokol, daha önceki çalışmalarda yapılmamış ayrıntılı bir açıklama sağladığı ve gelecekte farklı çalışmalar arasında karşılaştırma yapmayı kolaylaştıracağı için yararlı olacaktır 17,18,19.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Kültür hazırlama (Şekil 2)
2. Bileşik hazırlama
3. Seri seyreltme20 ve plaka hazırlama (Şekil 3)
NOT: Seri seyreltme, test edilen bir bileşiğin bir dizi konsantrasyonunu hızlı bir şekilde değerlendirmek için kullanılır. Bu işlemde, bileşik sabit bir oranda, bu durumda 1:2 oranında art arda seyreltilir. Her seyreltme, bileşiğin konsantrasyonunu önceki konsantrasyona kıyasla yarı yarıya azaltır, bu da bir dizi azalan konsantrasyon20 ile sonuçlanır.
4. Viyolasinin inkübasyonu ve ekstraksiyonu
5. Viyolain üretiminin miktarının belirlenmesi
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Burada gösterilen sonuçlar için, daha önce araştırma grubumuz8 tarafından incelenen üç biyoaktif bileşik, resveratrol, farnesol ve linalool kullanılmıştır. Her bileşik, QS sistemi tarafından vioABCDE operon 23 üzerinde düzenlenen bir fenotip olan C. violaceum ATCC12472'de violacein üretimini inhibe etme kabiliyeti açısından test edildi.
Sonuçlar, protokolümüzün violacein üretimini ve bunun C. violaceum ATCC 12472'deki b...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
C. violaceum'dan violacein ekstrakte etmek ve karakterize etmek için ilk yöntem 1990'larda ortaya çıktı ve pigment sentezi için uygun karbon kaynaklarını belirlemeye odaklandı. Bu işlemde, violacein - hücreler ve kültür ortamı ile birlikte - kurutuldu, etanol içinde yeniden süspanse edildi ve daha sonra süpernatan ekstraksiyonu ile ayrıldı. Şimdi etanol içinde çözünen viyolasin, daha sonra tekrar kurutuldu ve pigmentin saf, kuru bir formu27 elde edildi. 1...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar, rekabet eden herhangi bir mali çıkarları olmadığını beyan ederler.
#403661/2023-4 ve #444794/2024-7 hibeleri ve #306685/2022-1 bursu aracılığıyla Ulusal Bilimsel Kalkınma Konseil'ine (CNPQ) ve #2024/05158-6 ve 2023/17090-4 hibeleri için Sao Paulo Araştırma Vakfı'na (FAPESP) ve Gıda Araştırma Merkezi'ne (FoRC) #2013/07914-8 mali destek için teşekkür ederiz.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| DMSO | Synth | ||
| Farnesol | Sigma-Aldrich | F203 Serisi | 95% |
| Linalool | Sigma-Aldrich | L2602 Serisi | 97% |
| Luria-Bertani Orta | Difco | 244620 | |
| Optik Yapışkan Film | Termo Balıkçı | 4311971 | Mikro Amplifikatör |
| Resveratrol | Sigma-Aldrich | R5010 Serisi | ≥ %99 (HPLC) |
| Synergy HTX çok modlu okuyucu | Biyotek | ||
| Doku Kültürü Plakaları 96 kuyucuklu | Kaşvi | K12-096 Serisi |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste