Оценка влияния новых галогенированных производных фуранонов на физиологические и биохимические особенности Serratiamarcescens

3.6 Морфологические изменения клеток Serratia marcescens при действии фуранонов

Влияние фуранонов на морфологию клеток показано на рисунках 15-17.

Рисунок 15 - Контрольный вариант клеток Serratiamarcescensбез обработки фураноном.

Рисунок 16 - Клетки Serratiamarcescens, обработанные фураноном №11 (нетоксичным) в концентрации 100 мкг\мл.

Рисунок 17 - Клетки Serratiamarcescens, обработанные токсичным фураноном №9 в концентрации 0,1 мкг\мл.

Результаты показали, что токсичный фуранон способствует разрушению клеток, внутреннее содержимое клеток выбрасывается наружу. Клетки, обработанные фураноном №11, более вытянуты, возможно, фуранон влияет на деление клеток. После обработки фураноном №11 клетки малоотличимы от контрольного варианта, но в контрольном варианте регистрируются меньшие размеры клеток.

ВЫВОДЫ

Исследуемые галогенированные фураноны не оказывают токсических эффектов в отношении грамотрицательных бактерий в диапазоне концентраций от 0.1 до 100 мкг/мл, в то время как фуранон №9 и фуранон №10 в концентрациях от 0.1 до 100 мкг\мл привел к полному подавлению роста тестерного штамма Salmonellatyphimurium.

Нами не обнаружены мутагенные эффекты исследуемых соединений в рабочем диапазоне концентраций.

ЯМР-химические сдвиги, соответствующие чистому фуранону 8, практически отсутствуют в обработанных образцах, что говорит о том, что вещество модифицировано.

В клетках без обработки фураноном в области 2.582-2.585 обнаруживается ЯМР-химический сдвиг, характерный для ароматических углеводородов. Обработка фураноном усиливает сигнал в клетках в 3-3.5 раза и в обработанной культуральной жидкости еще в 6-7 раз. При этом сам фуранон к тому времени не регистрируется.

Исследуемые нами фураноны препятствуют образованию биопленок.

Исследованные фураноны в низких концентрациях (0, 1) стимулируют переход клеточной мембраны из геля в жидкокристаллическое состояние.

Результаты экспериментов показали, что токсичный фуранон способствует разрушению клеток, внутреннее содержимое клеток выбрасывается наружу. Клетки, обработанные фураноном №11, более вытянуты, таким образом, возможно,фуранон влияет на деление клеток.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Андреева, И. Н. Рост и пигментация Serratiamarcescens [Текст] / И.Н. Андреева, Т.И. Огородникова // Микробиология.- 1999.- Т.68.- С. 16-20.

Антибактериальные поверхности / Линзы [Электронный ресурс].-2006.- Режим доступа:http://www.optica4all.ru/index.php?catid. Дата доступа: 23.02.2015.

Аниськов, А.А. Определение строения карбо- и гетероциклических соединений спектральными методами[Текст] / А.А. Аниськов, И.Э. Варшаломидзе, А.Г.Голиков, О.А. Григорьева, И.Н. Клочкова, А.П. Кривенько, А.Ю. Никишин,Н.В. Поплевина, В.В. Сорокин, О.В. Федотова, Ю.А. Фомина, М.П. Щекина // Саратов: ИЦ «Наука», 2010.- 234с.

Биотехнологии /Медицинские материалы [Электронный ресурс].- 2008.- Режим доступа: http://bio.freehostia.com. Дата доступа: 16.03.2014.

Биопленки / Биопленки, их строение и свойства [Электронный ресурс].-2009.- Режим доступа: http://studopedia.net/10_19439_bioplenki-ih-stroenie-svoystva-vidi-sotsialnih-reaktsiy.html. Дата доступа: 14.02.2015.

Биопленки / Виды социальных реакций [Электронный ресурс].- 2007.- Режим доступа: http://studopedia.net/10_19439. Дата доступа: 25.12.2014.

Биопленки и трубы/ Диоксид хлора [Электронный ресурс].- 2005.-Режим доступа:http://dutrion.com.ua/bio/moving.htm. Дата доступа: 25.02.2015.

Белоногова, Н.В. Галогенированные фураноны как модификаторы физиологической активности Staphylococcus aureus[Текст] / Н.В.Белоногова, Т.С. Бардина, В.Я. Пономарев, А.И.Колпаков, А.Б. Маргулис, О.Н.Ильинская // Вестник Казанского технологического университета.- 2013.- Т.16.- С. 100-102.

Владимиров, Ю.А. Флуоресцентные зонды в исследовании биологических мембран [Текст] / Ю.А. Владимиров, Т.Е. Добрецов // М.- 1980. - 320 с.

Геннис, Р. Руководство по медицине [Текст] / Р. Геннис // Диагностикаи терапия.- Москва: Мир, 1997.- 575с.

Гимадеева, Р.М. Цитотоксичность и генотоксичность новых производных фуранона / Р.М.Гимадеева, Э.В.Бабынин, А.Б.Маргулис // "Вестник Уральской медицинской академической науки" (Тематический выпуск по микробиологии, иммунологии и биотехнологии).- 2011.- С. 26.

Егоров, Н.С. Основы учения об антибиотиках [Текст] / Н.С.Егоров // Антибиотики.- Москва: Наука, 1986.- 374 с.

Зайцева, Ю. В. Молекулярно-генетические особенности Quorum Sensing систем грамотрицательных бактерий (на модели Serratia) и изучение их роли в регуляции клеточных процессов [Текст] : автореф. дис. канд. биол. наук / Ю. В. Зайцева ; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной генетики РАН - Москва, 2012. - 24 с.

Маргулис, А.Б.Влияние хлорпроизводных 2(5Н)-фуранона на жизнеспособность бактериальных клеток / А.Б.Маргулис, А.Р.Курбангалиева, Н.В.Белоногова, Л.З.Латыпова, В.Я.Пономарев, Э.Н.Хакимуллина, Е.Ю.Тризна, М.И.Богачев, А.Р.Каюмов // Вестник Казанского технологического университета.- 2012.- Т. 15.- С. 220-224.

Маргулис, А.Б. Методы генетической токсикологии / А.Б. Маргулис, Н.С. Карамова, О.Н. Ильинская // Учебно-методическое пособие.- Казань: КФУ, 2012.- 36 с.

Микробные биопленки / Катеторы [Электронный ресурс].- 2005.- Режим доступа:http://dental-hygiene.ru/index.php?title. Дата доступа: 25.02.2015.

Мембрана / Оружие против микробов [Электронный ресурс].-2001.-Режим доступа: http://www.membrana.ru/particle/7965. Дата доступа: 24.01.2015.

Медицинский портал /Внутриклеточный метаболизм и энергетический обмен [Электронный ресурс].- 2000.- Режим доступа: http://www.miomed.ru/publ/ehndokrinologicheskaja_onkologija/. Дата доступа: 12.03.2014.

Митько, В.Е. Производные фуранонов как ингибиторы плотностно-зависимых процессов у бактерий [Текст] / В.Е.Митько, А.В.Гарусов, О.Н.Ильинская, А.Б.Маргулис // "Вестник Уральской медицинской академической науки" (Тематический выпуск по микробиологии, иммунологии и биотехнологии).- 2011.- С. 41.

Научный сайт. Фосфолипиды / Найка // Влияние фосфолипидов на мембрану [Электронный ресурс].- 2006.- Режим доступа: http://www.bsu.ru/content/hecadem/bahanova_mv/. Дата доступа: 12.03.2014.

Олескин, А. В. Надорганизменный уровень взаимодействия в микробных популяциях [Текст] /А. В. Олескин // Микробиология.- 1993.- Т.62.- С.389-403.

Олескин, А. В. Политический потенциал современной биологии [Текст] / А. В. Олескин // Вестн. Росс. Акад. Наук. - 1999. - С.35-41.

Преч, Э. Определение строения органических соединений [Текст] / Э.Преч, Ф.Бюльманн, К.Аффольтер // М.: Мир, 2006. ? 439с.

Пигменты/ Пигменты бактерий и грибов [Электронный ресурс].- 2009.-Режим доступа: http://micro.moy.su/publ/pigmenty_bakterij. Дата доступа: 18.02.14.

Система гормональной регуляции / Виды, пути и механизмы действия гормонов Гормоны [Электронный ресурс].- 2009.- Режим доступа: http://andarcome.moy.su/news/sistema_gormonalnoj_reguljacii/. Дата доступа: 12.03.2014.

Стволовые клетки / Подавление аутоиндукторов [Электронный ресурс].- 2001.- Режим доступа: http://reftrend.ru/346242.html. Дата доступа: 23.02.2015.

Ames, B. N. An improved bacterial test system for defection and classification of mutagens and carcinogens [Text] / B. N. Ames, F. D. Lee, W. E.Durston // Procl. Nac. Akad. Sci.- USA.- 1973.- V.70, N3.- P. 782.

Bakkiyaraj, D. Inhibition of quorum sensing regulated biofilm formation in Serratia marcescens causing nosocomial infections [Text] / D. Bakkiyaraj, C. Sivasankar, S.K. Pandian // Bioorg Med Chem Lett - 2012.-V.22.- P.3089-3094.

Bedmar, E. J. Detection, purification and characterisation of quorum-sensing signal molecules in plant-associated bacteria [Text] / E.J. Bedmar, G. Brelles-Marino // Biotechnol - 2001.- V.91.- P. 197-209.

Сarnes, E. C. Confinement-induced quorum sensing of individual Staphylococcus aureus bacteria [Text] / E.C. Carnes // Nature Chemical Biology - 2010. - V. 6.- P. 41-45.

Crone, S. A novel in vitro wound biofilm model used to evaluate low-frequency ultrasonic-assisted wound debridement [Text] / S. Crone, C. Garde, T. Bjarnsholt, M. Alhede // Microbiology - 2015.-V.10.-P.64-72.

Decho, A. W. Quorum sensing in natural environments: emerging views from microbial mats [Text] / A.W. Decho // Trends in Microbiology - 2010.-V. 18.-P. 73-80.

Fuqua, W. C.Quorumsensinginbacteria: theLuxR-LuxIfamilyofcelldensity-responsivetranscriptionalregulators [Text] / W. C. Fuqua, S. C. Winans,E. P.Greenberg // J. Bacteriol. - 1994. - V.176. - N. 2. - P.269-275.

Fux, C.A.Survival strategies of infectious biofilms [Text] /C.A.Fux, J.W.Costerton, P.S.Stewart, P.Stoodley // Trends Microbiol.-2005.-V.13.- P. 34-4

Gray, K. M. Intercellular communication and group behavior in bacteria [Text] / K. M. Gray // Trends Microbiol - 1997. - V.5. - N 5. - P.184-188.

Hentzer, M. Attenuation of Pseudomonas aeruginosa virulence by quorum sensing inhibitors [Text] / M. Hentzer, H. Wu, J.B. Andersen, K. Riedel, T.B. Rasmussen, N. Bagge, N. Kumar, M.A. Schembri, Z. Song, P. Kristoffersen, M. Manefield, J.W. Costerton, S. Molin, L. Eberl, P. Steinberg, S. Kjelleberg, N. Hoiby, M. Givskov // The EMBO J. - 2003. V. 22.- P. 3803-3815.

Hentzer, M. Pharmacological inhibition of quorum sensing for the treatment of chronic bacterial infections [Text] / M. Hentzer, M. Givskov // J. Clin. Invest - 2003. V.112.-P. 1300-1307.

Hirschfeld, J. Dynamic interactions of neutrophils and biofilms[Text] / J. Hirschfeld // Oral Microbiol -2014.-V.6.-P. 247-248.

Nadell, C. Extracellular matrix structure governs invasion resistance in bacterial biofilms [Text] / C. Nadell, K. Drescher, N. Wingreen, B. Bassler // Microbiology - 2015.- V. 1038.-P. 246-247.

Makris, C.Critical Population Density Triggers Rapid Formation of Vast Oceanic Fish Shoals [Text] / C. Makris,P. Ratilal, S.Jagannathan, Z.Gong, M. Andrews, I. Bertatos, O.Rune, R.Nero // Science - 2009. V.323.- P. 1734-1737.

Manefield, M. Halogenated furanones inhibit quorum sensing through accelerated LuxR turnover [Text] / M. Manefield, T.B. Rasmusen, M. Hentzer, J.B. Anderson, P. Steinberg, S. Kjelleberg, M. Givskov // Microbiology - 2002. V.148.- P.1119-1127.

Manefield, M. Evidence that halogenated furanones from Delisea pulchra inhibit acylated homoserine lactone (AHL)-mediated gene expression by displacing the AHL signal from its receptor protein [Text] / M. Manefield, R. de Nys, N. Kumar, R. Read, M. Givskov, P. Steinberg, S. Kjelleberg // Microbiology - 1999. V.145.-P. 283-291.

Martinelli, D. Effects of natural and chemically synthesized furanones on quorum sensing in Chromobacterium violaceum [Text] / D. Martinelli, G. Grossmann, U. Sequin, H. Brandl, R. Bachofen // BMC Microbiology - 2004. No.4, V.25.

Maron D. M. Revised methods for the Salmonella mutagenicity test [Text] / D. M. Maron, B. N. Ames //Mutat. Res.- N113.- 1983.- P.174-210.

Miller, M. Quorum Sensing: cell-to-cell communication in bacteria. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. [Text] / M. Miller, B. Bassler // Microbiology - 2001. V.55.-P. 319-346.

Martinelli, D. Effects of natural and chemically synthesized furanones on quorum sensing in Chromobacterium violaceum [Text] / D. Martinelli, G. Grossmann, U. Sequin, H. Brandl, R. Bachofen // BMC Microbiology - 2004. No.4, V.25.

Novick, R. Autoinduction and signal transduction in the regulation of staphylococcal virulence. Mol. Microbiol [ Text] / R. Novick // Microbiology- 2003. V. 48.-P. 1429-1449.

Olsen, I.Biofilm-specific antibiotic tolerance and resistance [Text] / I. Olsen // Microbiol Infect - 2015.- V. 154.- P.317-318.

Rosemeyer, V.lux I- and luxR-homologous genes of Rhizobium etli CNPAF512 contribute to synthesis of autoinducer molecules and nodulation of Phaseolus vulgaris [Text] / V. Rosemeyer, J. Michiels, C. Verreth, J. Vanderleyden// J. Bacteriol. - 1998. - V.180. - N 4. - P.815-821.

Saygili, N. Synthesis of New 3-Pyrrolin-2-One Derivatives [Text] / N.Saygili, A.Altunbas, A.Yesilada, N.Saygili // Turk. J. Chem.- 2006.- V. 30.- P. 125-130.

Schineller, J. B. Transcriptional regulation of bioluminesence genes from Vibrio fischeri [Text] / J.B. Schineller, D.M. Sitnikov, T.O. Baldwin // Mol Microbiol - 1995.- V.17.- P. 801- 812.

Shapiro, J. A. The significances of bacterial colony patterns [Text] / J. A.Shapiro // BioEssays. - 1995. - V. 17. - N 7.- P. 597-607.

Sing, S. Furanone derivatives: diverse biological activities [Text] / S. Sing, P.K. Sharma, N. Kumar, R. Dudhe // An international journal of pharmaceutical sciences.- 2011.- P.1036-1046.

Tao, Y.The function of SpnR and the inhibitory effects by halogenated furanone on quorum sensing in Serratia marcescens AS-1 [Text] / Y. Tao, T. Morohoshi, N. Kato, T. Ikeda, H. Zhuang // Wei Sheng Wu - 2008.-V.48.- P. 391-397.

Townsley, L. Temperature affects c-di-GMP signaling and biofilm formation in Vibrio cholerae [Text] / L. Townsley, F.H. Yildiz // Environ Microbiol - 2015.-V. 10.-P. 343-345.

Weaver, L. Biofilm resilience to desiccation in groundwater aquifers: A laboratory and field study [Text] / L. Weaver, J. Webber, A. Hickson, P. Abraham, M.Close // Sci Total Environ - 2015.- V.514.-P. 281-289.

Waters, C. Quorum Sensing: cell-to-cell communication in bacteria. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. [Text] / Waters, C de B. Bassler // Microbiology - 2005. V.25.-P. 319-346.

Размещено на Allbest.ru