Wankomycyna wiąże się z półproduktami ściany komórkowej bakterii, aby osiągnąć swój efekt antybiotykowy. działanie antybiotyczne. Zakażenia enterokokami opornymi na wankomycynę stają się jednak coraz większym problemem. bakterie są oporne, ponieważ syntetyzują różne intermediaty ściany komórkowej. półprodukty ściany komórkowej. Enzymy zaangażowane w biosyntezę ściany komórkowej, są zatem potencjalnymi celami w zwalczaniu tej oporności. Ostatnie biochemiczne i krystalograficzne dostarczają mechanistycznych i strukturalnych szczegółów na temat niektórych z tych celów. --- Mycobacterium smegmatis jest szybko rosnącym gatunkiem niepatogennym, szczególnie przydatny w badaniu podstawowych procesów komórkowych istotnych dla patogennych patogennych mykobakterii. Badanie to koncentrowało się na genie racemazy D-alaniny (alrA), który jest zaangażowany w syntezę D-alaniny, podstawowego składnika peptydoglikanu, który tworzy szkielet ściany komórkowej. Mutanty zerowe M. smegmatis alrA zostały wygenerowane przez homologiczną rekombinację przy użyciu markera oporności na kanamycynę dla inaktywacji insercyjnej. Mutanty wyselekcjonowano na pożywce Middlebrook z dodatkiem 50 mM D-alaniny i 20 mikrog kanamycyny na ml. Te mutanty były również w stanie rosnąć w standardowych i minimalnych pożywkach bez D-alaniny, dając początek koloniom o bardziej suchym wyglądzie i bardziej uniesionych krawędziach niż niż szczep typu dzikiego. Żywotność mutantów i niezależność od D-alaniny dla wzrostu wskazują, że inaktywacja alrA nie nakłada auksotroficznego na D-alaninę, sugerując istnienie nowej ścieżki biosyntezy D-alaniny. biosyntezy D-alaniny w M. smegmatis. Analiza biochemiczna wykazała brak jakiejkolwiek wykrywalnej aktywności racemazy D-alaniny w zmutowanych szczepach. Ponadto Ponadto, mutanty alrA wykazywały nadwrażliwość na środek przeciwbakteryjny D-cykloserynę. MIC D-cykloseryny dla zmutowanego szczepu wynosiło 2,56 mikrog/ml, czyli 30-krotnie mniej niż dla szczepu typu dzikiego. Co więcej, ta nadwrażliwość została potwierdzona przez działanie bakteriobójcze D-cykloseryny na hodowlach bulionowych. Kinetyka zabijania zmutowanego szczepu przebiegała według tego samego schematu, co w przypadku szczepu typu dzikiego, ale przy 30-krotnie niższym stężeniu leku. Efekt ten nie wiąże się ze zmianą przepuszczalności ściany komórkowej przez ten lek i jest zgodny z identyfikacją racemazy D-alaniny jako celu D-cykloseryny. Wynik ten ma znaczenie dla projektowania nowych leków przeciwgruźliczych ukierunkowanych na biosyntezę peptydoglikanu u prątków gruźlicy. --- W tym badaniu wykorzystano globalne wewnątrz- i zewnątrzkomórkowe profile metaboliczne w celu zbadania wpływu antybiotyków o różnych celach komórkowych na metabolom na metabolom Staphylococcus aureus HG001. Podstawowy metabolizm był w dużej mierze objęty, jednak w cytozolu S. aureus wykryto rzadkie metabolity gronkowcowe. cytozolu S. aureus, w tym sedoheptulozo-1,7-bisfosforan i UDP-MurNAc-pentapeptyd z resztą alaninowo-serylową. Porównując profile metaboliczne niestresowanych i stresowanych komórek gronkowców w sposób w sposób zależny od czasu, znaleźliśmy daleko idące efekty w obrębie metabolomu. Dla dla każdego związku antybiotyku wykryto zarówno akumulację, jak i zubożenie metabolitów. często obejmujące całe szlaki biosyntezy, takie jak centralny metabolizm węgla i metabolizm aminokwasów oraz syntezę peptydoglikanów, puryn i pirymidyn. Ciprofloksacyna zmieniała pulę (deoksy)nukleotydów, a także prekursorów peptydoglikanu prekursorów peptydoglikanu, łącząc w ten sposób zatrzymaną syntezę DNA i ściany komórkowej. Erytromycyna miała tendencję do zwiększania ilości produktów pośrednich szlaku fosforanu pentozy i lizyny. Fosfomycyna hamowała pierwszy enzymatyczny etap syntezy peptydoglikanu. syntezy peptydoglikanu, po czym następowało obniżenie poziomu prekursorów peptydoglikanu ale zwiększone poziomy substratów, takich jak UDP-GlcNAc i alanina-alanina. W Natomiast wankomycyna i ampicylina hamowały ostatni etap budowy peptydoglikanu na zewnętrznej powierzchni komórki. W rezultacie, ilości peptydów UDP-MurNAc drastycznie wzrosła, co spowodowało zmiany morfologiczne zmiany morfologiczne w regionie przegrody i ogólny spadek centralnych poziomów metabolitów. poziomów metabolitów. Ponadto, każdy antybiotyk wpływał na wewnątrzkomórkowe poziomy produktów pośrednich cyklu kwasu trikarboksylowego. --- TŁO: Staphylococcus aureus jest wysoce adaptowalnym ludzkim patogenem i istnieje nieustannie poszukuje skutecznych antybiotyków. Fosfomycyna jest silnym nieodwracalnym inhibitorem MurA, transferazy enolopirogronianowej, która wykorzystuje fosfoenolopirogronian jako substrat. Celem tego badania było zidentyfikowanie ścieżek i procesów, na które fosfomycyna wpływa przede wszystkim na poziomie transkryptomu całego genomu poziomie transkryptomu, aby pomóc w opracowaniu nowych leków. WYNIKI: Komórki S. aureus ATCC 29213 traktowano stężeniami sub-MIC fosfomycyny i zbierane po 10, 20 i 40 minutach od leczenia. S. aureus Analiza danych statystycznych GeneChip została uzupełniona analizą wzbogacenia zestawu genów. analiza. Opracowano narzędzie wizualizacyjne do mapowania danych ekspresji genów na ścieżki biologiczne. w celu zidentyfikowania procesów metabolicznych, na które wpływ ma fosfomycyna. fosfomycynę. Wykazaliśmy, że liczba znacząco różniących się ekspresją genów genów w hodowlach poddanych działaniu fosfomycyny wzrastała z czasem i wraz ze wzrostem stężenia fosfomycyny. stężeniem fosfomycyny. Szlak docelowy - biosynteza peptydoglikanu - był ulegał zwiększonej ekspresji po leczeniu fosfomycyną. Modulacja procesów transportowych, biosyntezy kofaktorów, metabolizmu energetycznego i biosyntezy kwasów nukleinowych. zaobserwowano. WNIOSKI: Zidentyfikowano kilka szlaków i genów regulowanych w dół przez fosfomycynę. w przeciwieństwie do wcześniej opisanych antybiotyków działających na ścianę komórkową, i zostało wyjaśnione przez odpowiedź głodową indukowaną przez akumulację fosfoenolopirogronianu akumulację. Profilowanie transkryptomiczne, w połączeniu z metaanalizą, zostało okazały się cennym narzędziem w określaniu odpowiedzi bakterii na konkretny antybiotyk. antybiotyk. --- Specyficzne systemy wykrywania leków, które koordynują odpowiednie reakcje genetyczne zapewniają przetrwanie mikroorganizmów w obecności antybiotyków. Przedstawiamy o opracowaniu i zastosowaniu testu biologicznego opartego na płytkach mikrotitracyjnych do identyfikacji antybiotyków zakłócających cykl lipidowy II niezbędny do biosyntezy peptydoglikanów. biosyntezy peptydoglikanu. Szczep reporterowy Bacillus subtilis wyczuwający specyficznie lipid II - zakłócający stres biosyntezy ściany komórkowej (T. Mascher, S.L. Zimmer, T.-A. Smith i J. Helmann, Antibiotic-inducible promoter regulated przez dwuskładnikowy system wykrywania stresu otoczki komórkowej LiaRS bakterii Bacillus subtilis; Antimicrob. Antimicrob Agents Chemother., Vol 48 (2004) pp. 2888-2896) analizowano w obecności różnych liaRS. w obecności różnych lantybiotyków. Mogliśmy wykazać zależny od dawki stres biosyntezy ściany komórkowej komórek reporterowych w odpowiedzi na działanie lantybiotyków subtiliny produkowanej przez B. subtilis, epiderminy i galliderminy z Staphylococcus epidermidis lub S. gallinarum, odpowiednio, w testach opartych na płytce agarowej i testach opartych na kulturach płynnych. Co zaskakujące, również cynamycyna Streptomyces cinnamoneus cinnamoneus), o której wcześniej wiadomo było, że wiąże się specyficznie z fosfatydyloetanoloaminy błon biologicznych, wywołała silny stres biosyntezy ściany komórkowej stres biosyntetyczny. Nasze wyniki pokazują, że nasz system może być wykorzystywany do badań przesiewowych na przykład do odkrywania nowych inhibitorów biosyntezy ściany komórkowej. --- Warstwy peptydoglikanu (PG) otaczające komórki bakteryjne odgrywają ważną rolę w w określaniu kształtu komórek. Mechanizm kontrolujący, kiedy i gdzie powstaje nowy PG nie jest zrozumiały, ale proponuje się, aby obejmował interakcje między bakteryjnymi homologami aktyny, takimi jak Mbl, który tworzy spiralne kable wewnątrz komórek, i zewnątrzkomórkowymi kompleksami wielobiałkowymi, które obejmują białka wiążące penicylinę białka wiążące penicylinę. Zasugerowano, że znakowane antybiotyki, które wiążą się z prekursorami PG mogą być przydatne do obrazowania PG w celu określenia genów kontrolujących biosyntezę tego polimeru. biosyntezę tego polimeru. Tutaj porównujemy wzory barwienia obserwowane w Bacillus subtilis przy użyciu fluorescencyjnych pochodnych dwóch antybiotyków wiążących PG wankomycyny i ramoplaniny. Wzory barwienia dla obu sond wykazują silną zależność od stężenia sondy, co sugeruje indukowane antybiotykami perturbacje w syntezie PG. Sondy ramoplaninowe mogą być lepszymi czynnikami obrazującymi niż sondy wankomycyny, ponieważ dają wyraźne wzory barwienia w stężeniach znacznie poniżej ich minimalnych stężeń hamujących. W niektórych warunkach zarówno sondy ramoplaninowe, jak i wankomycynowe wytwarzają helikoidalne wzdłuż cylindrycznych ścian komórek B. subtilis. To obserwuje się przy braku białka cytoszkieletu Mbl. Chociaż Mbl odgrywa ważną rolę w określaniu kształtu komórek, nasze dane wskazują, że inne białka kontrolują przestrzenną lokalizację kompleksów biosyntetycznych biosyntetyczne odpowiedzialne za syntezę nowych PG wzdłuż ścian komórek B. subtilis. --- Muraymyciny, rodzina antybiotyków nukleozydowo-lipopeptydowych, zostały oczyszczone z ekstraktu Streptomyces sp. z ekstraktu Streptomyces sp. LL-AA896. Antybiotyki oczyszczono metodami metody chromatograficzne i scharakteryzowane za pomocą spektroskopii NMR, degradacji i spektrometrię mas. Ustalono struktury 19 związków. Muraymyciny stanowią nową rodzinę antybiotyków, których podstawowa struktura zawiera glikozylowaną pochodną kwasu uronowego połączoną grupą aminopropanową z grupą heksahydro-2-imino-4-pirymidyloglicylową (epikapreomycydyną) zawierającą dipeptyd, który jest dalej przedłużany przez ugrupowanie mocznikowo-walinowe. Członkowie tej rodziny wykazują szerokie spektrum działania przeciwdrobnoustrojowego in vitro wobec różnych izolatów klinicznych (MIC od 2 do >64 mug/ml). Muraymyciny hamowały biosyntezę peptydoglikanu. biosyntezę peptydoglikanu. Podstawnik kwasu tłuszczowego oraz obecność lub brak aminocukru odgrywają ważną rolę w aktywności biologicznej. Jeden z najbardziej aktywnych związków, muraymycyna A1, wykazała ochronę in vivo przed zakażeniem Staphylococcus aureus u myszy (ED50 1,1 mg/kg). --- Wcześniej donoszono, że lantybiotyk mersacidin zakłóca biosyntezę peptydoglikanu bakteryjnego biosyntezę peptydoglikanu bakteryjnego, [Brötz, H., Bierbaum, G., Markus, A., Molitor, E. & Sahl, H.-G. (1995) Antimicrob. Agents Chemother. 39, 714-719]. Tutaj skupiamy się na reakcji docelowej i opisujemy indukowaną przez mersacidin akumulację UDP-N-acetylo-muramoilo-pentapeptydu, wskazując, że hamowanie syntezy peptydoglikanu peptydoglikanu następuje po utworzeniu cytoplazmatycznych prekursorów. Badania in badania in vitro obejmujące frakcję cząstek ściany i błony Bacillus megaterium KM wykazały, że mersacidin nie zapobiegał syntezie lipidu II [undekaprenylo-difosforylo-N-acetylo-muramoilo-(pentapeptyd)-N-acetylo glukozaminy], ale w szczególności późniejszej konwersji tego półproduktu w polimeryczne powstające nici glikanu poprzez transglikozylację. Porównanie z innymi inhibitorami transglikozylacji pokazuje, że skuteczne stężenie mersacidin in vitro jest w zakresie stężenia antybiotyku glikopeptydowego glikopeptydowego, ale 2-3 rzędy wielkości wyższe niż konkurencyjnego inhibitora enzymu inhibitora enzymu moenomycyny. Analogia do glikopeptydów może wskazywać na mersacidin z prekursorem peptydoglikanu, a nie z enzymem. enzymem. Jednak w przeciwieństwie do wankomycyny, mersacidin hamuje tworzenie peptydoglikanu z UDP-N-acetylo-muramoilo-trójpeptydu i jest aktywna wobec Enterococcus faecium wyrażających klaster genów oporności vanA. Wskazuje to, że molekularne miejsce docelowe mersacidin różni się od wankomycyny i że nie istnieje oporność krzyżowa między tymi dwoma antybiotykami. --- Mersacidin jest antybiotykiem peptydowym wytwarzanym przez Bacillus sp. szczep HIL Y-85,54728, który należy do grupy lantybiotyków. Jego aktywność in vivo przeciwko opornym na metycylinę szczepom Staphylococcus aureus jest porównywalna z aktywnością glikopeptydowego antybiotyku wankomycyny (S. Chatterjee, D. K. Chatterjee, R. H. Jani, J. Blumbach, B. N. Ganguli, N. Klesel, M. Limbert i G. Seibert, J. Antibiot. 45:839-845, 1992). Inkubacja Staphylococcus simulans 22 z mersacidin mersacidin powodowała zatrzymanie wzrostu i powolną lizę. Biosynteza DNA, RNA i białka, podczas gdy inkorporacja glukozy i D-alaniny była zahamowana. D-alaniny i regularne obniżanie poziomu grubości ściany komórkowej. grubości ściany komórkowej. Tak więc, w przeciwieństwie do lantybiotyków typu A, mersacidin nie nie tworzy porów w błonie cytoplazmatycznej, ale raczej hamuje biosyntezę ściany komórkowej. biosyntezę ściany komórkowej. Porównanie z komórkami traktowanymi tunicamycyną wykazało, że metabolizm peptydoglikanu, a nie kwasu teichojowego. Mersacidin spowodował wydalanie przypuszczalnego prekursora ściany komórkowej do supernatantu hodowli. supernatantu hodowli. Tworzenie polimerycznego peptydoglikanu było skutecznie skutecznie hamowane w teście in vitro, prawdopodobnie na poziomie transglikozylacji. W W przeciwieństwie do wankomycyny, aktywność mersacydyny nie była antagonizowana przez tripeptyd diacetylo-L-Lys-D-Ala-D-Ala, co wskazuje, że na poziomie molekularnym jej sposób działania różni się od antybiotyków glikopeptydowych. Dane te wraz z mikroskopią elektronową sugerują, że mersacidin działa na nowy cel, co otwiera nowe perspektywy leczenia opornych na metycylinę S. aureus. S. aureus. --- Charophytes to grupa zielonych glonów blisko spokrewniona z roślinami lądowymi. My zbadaliśmy wpływ antybiotyków, które zakłócają biosyntezę peptydoglikanu na podział chloroplastów u desmidu Closterium peracerosum-strigosum-littorale. Aby wykryć komórki tuż po podziale użyliśmy kolchicyny, która hamuje wydłużanie się komórek Closterium po podziale. Chociaż normalne komórki Closterium miały dwa chloroplasty przed i po podziale komórki i po podziale komórki, komórki traktowane ampicyliną, D-cykloseryną lub fosfomycyną miały tylko jeden chloroplast po podziale komórki, co sugeruje, że komórki dzieliły się bez podziału chloroplastów. Antybiotyki bacytracyna i wankomycyna nie wykazywały żadnego oczywistego efektu. Obserwacje pod mikroskopem elektronowym wykazały, że chloroplasty o nieregularnym kształcie chloroplastów w komórkach Closterium traktowanych ampicyliną. Ponieważ leczenie antybiotykami skutkowało pojawieniem się długich komórek z nieregularnymi chloroplastami i śmierć komórek, policzyliśmy typy komórek w hodowli. Wyniki sugerowały, że że najpierw pojawiły się komórki z jednym chloroplastem, a następnie powstał ogromny chloroplast, który który hamował podziały komórkowe, powodując wydłużenie, a następnie śmierć komórki. wydłużenie, a następnie śmierć komórki.
Które antybiotyki są ukierunkowane na biosyntezę peptydoglikanu?
W pewnych warunkach zarówno sondy ramoplaniny, jak i wankomycyny wytwarzają helikoidalne wzory barwienia wzdłuż cylindrycznych ścian komórek B. subtilis. Praca ta ma wpływ na projektowanie pochodnych ramoplaniny i może wpłynąć na sposób badania innych proponowanych antybiotyków wiążących substraty. Zostało to potwierdzone w badaniach in vitro z udziałem frakcji cząstek błon ściennych z Gaffkya homari, w których synteza peptydoglikanu z UDP-MurNAc-tetrapeptydu była hamowana przez ramoplaninę, ale nie przez wankomycynę. Nowe wyniki potwierdzają dwustanowy model syntezy przegrody i obwodowej PG w komórce środkowej, zaangażowanie niezbędnych białek podziału komórkowego w przebudowę PG oraz lokalizację w komórce środkowej białek organizujących biosyntezę PG i tworzących aparat translokacji białek.