Деструкция биопленок грамположительных и грамотрицательных бактерий сериновой протеазой PAPC из Aspergillus ochraceus

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Инфекции, ассоциированные с образованием биопленок грамположительными и грамотрицательными микроорганизмами, характеризуются различными сложностями в терапии и переходом в хронические формы. Поэтому требуется использование подходов, способствующих деструкции матрикса биопленок. В данной работе показано, что рекомбинантная сериновая протеаза PAPC из Aspergillus ochraceus при концентрации 50 мкг/мл обеспечивает деструкцию зрелых биопленок целого ряда грамположительных и грамотрицательных бактерий на 15‒20%, при концентрации 100 мкг/мл биомасса биопленок Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa снижается на 50%. Таким образом, протеаза PAPC может служить перспективным агентом для удаления биопленок и повышения эффективности противомикробной терапии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Д. Р. Байдамшина

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: dianabaidamshina@yandex.ru
Россия, Казань, 420008

А. Рафиа Наср

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: dianabaidamshina@yandex.ru
Россия, Казань, 420008

С. К. Комаревцев

Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН

Email: dianabaidamshina@yandex.ru
Россия, Москва, 117997

А. А. Осмоловский

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: dianabaidamshina@yandex.ru

биологический факультет

Россия, Москва, 119234

К. А. Мирошников

Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: dianabaidamshina@yandex.ru

биологический факультет

Россия, Москва, 117997; Москва, 119234

А. Р. Каюмов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: dianabaidamshina@yandex.ru
Россия, Казань, 420008

Е. Ю. Тризна

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: dianabaidamshina@yandex.ru
Россия, Казань, 420008

Список литературы

  1. Algburi A., Comito N., Kashtanov D., Dicks L.M., Chikindas M.L. Control of biofilm formation: antibiotics and beyond // Appl. Environ. Microbiol. 2017. V. 83. Art. e02508-16.
  2. Baidamshina D.R., Trizna E.Y., Holyavka M.G., Bogachev M.I., Artyukhov V.G., Akhatova F.S., Rozhina E.V., Fakhrullin R.F., Kayumov A.R. Targeting microbial biofilms using Ficin, a nonspecific plant protease // Sci. Rep. 2017. V. 7. Art. 46068.
  3. Greer H.M., Overton K., Ferguson M.A., Spain E.M., Darling L.E., Núñez M.E., Volle C.B. Extracellular polymeric substance protects some cells in an Escherichia coli biofilm from the biomechanical consequences of treatment with magainin 2 // Microorganisms. 2021. V. 9. Art. 976.
  4. Kaplan J.B. Biofilm dispersal: mechanisms, clinical implications, and potential therapeutic uses // J. Dental Res. 2010. V. 89. P. 205‒218.
  5. Kaplan J.B., Mlynek K.D., Hettiarachchi H., Alamneh Y.A., Biggemann L., Zurawski D.V., Black C.C., Bane C.E., Kim R.K., Granick M.S. Extracellular polymeric substance (EPS)-degrading enzymes reduce staphylococcal surface attachment and biocide resistance on pig skin in vivo // PLoS One. 2018. V. 13. Art. e0205526.
  6. Khan J., Tarar S.M., Gul I., Nawaz U., Arshad M. Challenges of antibiotic resistance biofilms and potential combating strategies: a review // 3 Biotech. 2021. V. 11. Art. 169.
  7. https://doi.org/10.1007/s13205-021-02707-w
  8. Khoramian B., Emaneini M., Bolourchi M., Niasari-Naslaji A., Gorganzadeh A., Abani S., Hovareshti P. Therapeutic effects of a combined antibiotic-enzyme treatment on subclinical mastitis in lactating dairy cows // Vet. Med. (Praha). 2016. V. 61. P. 237–242.
  9. Komarevtsev S.K., Evseev P.V., Shneider M.M., Popova E.A., Tupikin A.E., Stepanenko V.N., Kabilov M.R., Shabunin S.V., Osmolovskiy A.A., Miroshnikov K.A. Gene analysis, cloning, and heterologous expression of protease from a micromycete Aspergillus ochraceus capable of activating protein C of blood plasma // Microorganisms. 2021. V. 9. Art. 1936.
  10. Lahiri D., Nag M., Banerjee R., Mukherjee D., Garai S., Sarkar T., Dey A., Sheikh H.I., Pathak S.K., Edinur H.A., Pati S., Ray R.R. Amylases: biofilm inducer or biofilm inhibitor? // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021. V. 11. Art. 660048.
  11. Melchior M.B., Vaarkamp H., Fink-Gremmels J. Biofilms: a role in recurrent mastitis infections? // Veterinary J. 2006. V. 171. P. 398‒407.
  12. O’Toole G.A., Kolter R. Initiation of biofilm formation in Pseudomonas fluorescens WCS365 proceeds via multiple, convergent signalling pathways: a genetic analysis // Mol. Microbiol. 1998. V. 28. P. 449‒461.
  13. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molecular cloning: a laboratory manual // Cold Spring Harbor Laboratory Press. 1989. V. 49. № 2. P. 411.
  14. Sauer K., Stoodley P., Goeres D.M., Hall-Stoodley L., Burmolle M., Stewart P.S., Bjarnsholt T. The biofilm life cycle: expanding the conceptual model of biofilm formation // Nature Revs. Microbiol. 2022. V. 20. P. 608–620.
  15. Schwartz S.H. An overview of the Schwartz theory of basic values // Online readings in Psychology and Culture. 2012. V. 2. № 1. Art. 11.
  16. Taglialegna A., Lasa I., Valle J. Amyloid structures as biofilm matrix scaffolds // J. Bacteriol. 2016. V. 198. P. 2579‒2588.
  17. Usmani Y., Ahmed A., Faizi S., Versiani M.A., Shamshad S., Khan S., Simjee S.U. Antimicrobial and biofilm inhibiting potential of an amide derivative [N-(2’, 4’-dinitrophenyl)-3β-hydroxyurs-12-en-28-carbonamide] of ursolic acid by modulating membrane potential and quorum sensing against colistin resistant Acinetobacter baumannii // Microb. Pathog. 2021. V. 157. Art. 104997.
  18. Vuotto C., Donelli G. Novel treatment strategies for biofilm-based infections // Drugs. 2019. V. 79. P. 1635–1655.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Оценка разрушения общего объема биопленок и объема матрикса биопленок бактерий протеазой PAPC. Окраска кристаллическим фиолетовым и Конго красным.

Скачать (193KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние PAPC (100 мкг/мл) на целостность биопленки и эффективность против клеток S. aureus, M. luteus, E. faecalis, E. coli, K. pneumoniae и P. aeruginosa в составе сформированной биопленки. На микрофотографиях масштабная метка соответствует 5 мкм, на Z-срезах — 10 мкм.

Скачать (769KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024