Perturbation Anti-virulente de biofilms pathogènes en utilisant Engineered Quorum-trempe Lactonases

Les options de traitement pour les maladies infectieuses ont été compliquées par l'augmentation rapide des bactéries multi-résistantes qui sont immunisées à une large gamme de médicaments antibiotiques ^1. Avec une morbidité élevée et taux de mortalité par bactéries médiation infections résistantes, il est nécessaire d'intensifier les processus de développement de médicaments et / ou explorer de meilleures solutions anti-bactériennes pour améliorer les options thérapeutiques. Dernièrement, l'approche anti-virulence suscite de l'intérêt étant donné son potentiel dans la prévention de la virulence par des méthodes non-bactéricides, donc d'atténuer les risques de mécanismes de résistance ^2.

Quorum-sensing est un «interrupteur principal» dans la virulence bactérienne et la perturbation de ce phénomène de signalisation est une méthode anti-virulence prometteur contre la pathogenèse ^3. Le début de la virulence nécessite l'accumulation de molécules de quorum dans le milieu extracellulaire après une densité de population bactérienne critique est atteinte. Comme quomolécules diffusent de rhum de nouveau dans la matrice intracellulaire, la liaison avec leurs récepteurs apparentés conduit à l'activation de facteurs de virulence ainsi que des gènes associés à la résistance aux antibiotiques et la formation de biofilm ^4. En général, la perturbation quorum-sensing implique l'inhibition de la molécule quorum et interaction avec le récepteur sans affecter les principales voies métaboliques. Par conséquent, il n'a pas de conséquence directe sur la croissance cellulaire. Depuis remise en forme ne soit pas compromise, il ya une pression de sélection minimale pour les bactéries d'évoluer et d'acquérir une résistance contre ces traitements ^5. En outre, la perturbation quorum-sensing peut interférer avec les mécanismes de protection bactériennes intrinsèques, comme dans le cas de la formation de biofilm, qui offre une protection contre les agents anti-bactériens et des ordinateurs des réponses immunitaires.

On estime que 99% des microbes sur Terre existe dans les matrices de biofilm comme complexes, conférant des avantages cruciaux de survie pour les micro-organismes vivant dans les estructures ESE ^6. Plus important encore, la formation de ces domaines sessiles est la cause de la plupart des infections persistantes et chroniques nosocomiales ^7. Acinetobacter baumannii est l'un des principaux agents pathogènes humains qui est associée à des infections mondiales nosocomiales et sa virulence est largement attribuable à quorum-sensing médiée par la formation de biofilm ^8. Trempe de quorum-enzymes ont été utilisés avec succès dans quorum perturber la transduction du signal à médiation par le ciblage d'un groupe de composés connus comme les homosérine lactones de N (AHL) qui sont produites par des bactéries Gram-négatives ^9. Plusieurs études ont également étendu à l'utilisation de ces enzymes pour bloquer la pathogenèse bactérienne à travers la réduction du nombre d'expression de facteur de virulence et cellulaires dans les biofilms ^10,11. Malheureusement, il existe toujours un manque de démonstration palpable de l'utilisation effective des enzymes de quorum extinction contre la formation de biofilm par des pathogènes bactériens. lere ont eu des tentatives d'utiliser des inhibiteurs de quorum (analogues AHL), au lieu des enzymes quorum-trempe, de perturber A. baumannii ¹² la formation de biofilm. Bien que cette méthode d'utilisation des inhibiteurs de petites molécules est une approche valable, le maintien de sa biodisponibilité dans les utilisations traductionnelles peut être un défi. Au contraire, l'utilisation d'enzymes de quorum-trempe catalytiques pourrait contourner la question de la biodisponibilité des enzymes se prêtent davantage à l'immobilisation sur des surfaces de dispositifs biomédicaux pour les effets thérapeutiques.

Ici, nous décrivons une évaluation des effets de l'ingénierie lactonases de quorum-trempe de Geobacillus kaustophilus (GKL) ¹³ sur la formation d'un biofilm bactérien, en utilisant une coloration au cristal violet et de microscopie confocale à balayage laser (CLSM). Cette étude est la première démonstration réussie de perturbation du biofilm dans un A. cliniquement pertinente baumannii souche S1 utilisant des enzymes quorum-trempe. Les procédés décritsdans cette étude sont utiles pour évaluer l'efficacité d'autres enzymes de quorum-trempe dans les efforts de développement thérapeutique ultérieurs contre les bactéries à Gram négatif pathogènes.