Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1050910.32607/20758251-2015-7-2-102-107Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleThio Derivatives of 2(5H)-Furanone As Inhibitors against Bacillus subtilis BiofilmsИнгибиторы образования биопленок бактериями Bacillus subtilis на основе тиопроизводных 2(5H)-фуранонаTriznaE. Yu.ТризнаE. Ю.
Russian Federation
trizna91@mail.ruKhakimullinaE. N.ХакимуллинаЭ. Н.
Russian Federation
trizna91@mail.ruLatypovaL. Z.ЛатыповаЛ. З.
Russian Federation
trizna91@mail.ruKurbangalievaA. R.КурбангалиеваA. Р.
Russian Federation
trizna91@mail.ruSharafutdinovI. S.ШарафутдиновИ. С.
Russian Federation
trizna91@mail.ruEvtyuginV. G.ЕвтюгинВ. Г.
Russian Federation
trizna91@mail.ruBabyninE. V.БабынинЭ. В.
Russian Federation
trizna91@mail.ruBogachevM. I.БогачевM. И.
Russian Federation
trizna91@mail.ruKayumovA. R.КаюмовA. Р.
Russian Federation
trizna91@mail.ruKazan (Volga Region) Federal UniversityКазанский (Приволжский) федеральный университетSt. Petersburg State Electrotechnical UniversityСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»1506201572VOL 7, NO2 (2015)ТОМ 7, №2 (2015)10210717012020Copyright ©; 2015, Trizna E.Y., Khakimullina E.N., Latypova L.Z., Kurbangalieva A.R., Sharafutdinov I.S., Evtyugin V.G., Babynin E.V., Bogachev M.I., Kayumov A.R.Copyright ©; 2015, Тризна E.Ю., Хакимуллина Э.Н., Латыпова Л.З., Курбангалиева A.Р., Шарафутдинов И.С., Евтюгин В.Г., Бабынин Э.В., Богачев M.И., Каюмов A.Р.2015Trizna E.Y., Khakimullina E.N., Latypova L.Z., Kurbangalieva A.R., Sharafutdinov I.S., Evtyugin V.G., Babynin E.V., Bogachev M.I., Kayumov A.R.Тризна E.Ю., Хакимуллина Э.Н., Латыпова Л.З., Курбангалиева A.Р., Шарафутдинов И.С., Евтюгин В.Г., Бабынин Э.В., Богачев M.И., Каюмов A.Р.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10509

Gram-positive bacteria cause a wide spectrum of infectious diseases, including nosocomial infections. While in the biofilm, bacteria exhibit increased resistance to antibiotics and the human immune system, causing difficulties in treatment. Thus, the development of biofilm formation inhibitors is a great challenge in pharmacology. The gram-positive bacterium Bacillus subtilis is widely used as a model organism for studying biofilm formation. Here, we report on the effect of new synthesized 2(5Н)-furanones on the biofilm formation by B.subtilis cells. Among 57 compounds tested, sulfur-containing derivatives of 2(5H)-furanone (F12, F15, and F94) repressed biofilm formation at a concentration of 10 μg/ml. Derivatives F12 and F94 were found to inhibit the biosynthesis of GFP from the promoter of the eps operon encoding genes of the biofilm exopolysaccharide synthesis (EPS). Using the differential fluorescence staining of alive/dead cells, we demonstrated an increased bacterial sensitivity to antibiotics (kanamycin and chloramphenicol) in the presence of F12, F15, and F94, with F12 being the most efficient one. The derivative F15 was capable of disrupting an already formed biofilm and thereby increasing the efficiency of antibiotics.

Грамположительные бактерии вызывают широкий спектр инфекционных заболеваний, в том числе и внутрибольничные инфекции. В составе биопленки бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам и иммунной системе человека, что вызывает трудности при лечении и определяет необходимость разработки ингибиторов формирования биопленки. Бактерии Bacillus subtilis широко используются в качестве модельного организма для изучения образования биопленок. Изучено влияние новых синтезированных 2(5H)-фуранонов на формирование биопленок клетками бацилл. Из 57 проверенных соединений образование биопленки подавляли серусодержащие производные 2(5H)-фуранона F12, F15 и F94, взятые в концентрации 10 мкг/мл. Показано, что F12 и F94 подавляли биосинтез GFP с промотора оперона eps, кодирующего гены синтеза экзополисахарида биопленки (EPS). Методом дифференциального флуоресцентного окрашивания установлено, что в присутствии F12, F15 и F94 значительно повышается чувствительность клеток бацилл к воздействию антибиотиков (канамицин и хлорамфеникол). Максимальный эффект оказывал F12. F15 разрушал уже сформированную биопленку и значительно повышал чувствительность бактерий к антибиотикам.

antibacterial activity, biofilms2(5H)-furanonesBacillus subtilisантибактериальная активностьбиопленки2(5H)-фураноныBacillus subtilisThis work was supported by the Governmental Programme on Improvement of Competitiveness of the Kazan (Volga Region) Federal University among the world’s leading research and education centers, the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (contract No. 2014/187), and by the Russian Foundation for Basic Research (grant No. 14-04-31635 mol_a).Работа поддержана государственной программой повышения конкурентоспособности Казанского (Приволжского) федерального университета среди ведущих мировых научно-образовательных центров, Министерством образования и науки РФ (контракт № 2014/187) и РФФИ (грант № 14-04-31635 мол_а).[1] Vlamakis H., Chai I.O., Y. I.O., Beauregard P., Losick R., Kolter R. // Nat. Rev. Microbiol. 2013, №11, P.15-168[2] Kayumov A.R., Balaban N.P., Mardanova A.M., Kostrov S.V., Sharipova M.R. // Microbiology. 2006, V.75, №5, P.557-563[3] Schmidt T., Ziganshin A.M., Nikolausz M., Scholwin F., Nelles M., Kleinsteuber S., Pröter J. // Biomass Bioenergy. 2014, V.69, P.241-248[4] Ma Y., Xu Y., Yestrepsky B.D., Sorenson R.J., Chen M., Larsen S.D., Sun H. // PLoS One. 2012, P.1-10[5] Lonn-Stensrud J., Landin M.A., Benneche T., Petersen F.C., Scheiel A.A. // J. Antimicrobial Chemothera P.309-316[6] Kayumov A.R., Khakimullina E., Sharafutdinov I., Trizna E., Latypova L., Hoang L., Margulis A., Bogachev M., Kurbangalieva A. // J. Antibiotics. 2014, №143, P.doi:10.1038[7] Kurbangalieva A.R., Devyatova N.F., Bogdanov A.V., Berdnikov E.A., Mannafov T.G., Krivolapov D.B., Litvinov I.A., Chmutova G.A. // Phosphorus, Sulfur, Silicon, Relat. Elem. 2007, V.182, №3, P.607-630[8] Latypova L.Z., Saygitbatalova E.Sh., Chulakova D.R., Lodochnikova O.A., Kurbangalieva A.R., Berdnikov E.A., Chmutova G.A. // Rus. J. Org. Chem. 2014, V.50, №4, P.532-545[9] Khoang T.L., Khaziev R.M., Zaripova A.R., Kurbangalieva A.R., Chmutova G.A. // Book of Abstracts of the III All- Russian Scientific Conference “Progress in Synthesis and Complex Formation”. Moscow, April 21-25, 2014. Moscow: RUDN, 2014, P.205[10] Kayumov A., Heinrich A., Sharipova M., Iljinskaya O., Forchhammer K. // Microbiology. 2008, V.154, P.2348-2355[11] Kobayashi K. // Mol. Microbiol. 2008, №69, P.1399-1410[12] Ames B.N., McCann J. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1976, V.271, P.5-13[13] Oda Y., Nakamura S., Oki I., Kato T., Shinagawa H. // Mutat Res. 1985, V.147, P.219-229[14] Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. // Molecular cloning. A laboratory manual. N.Y.: Cold Spring Harbor Lab. 1989, P.4-16[15] Kayumov A., Heinrich A., Sharipova M., Iljinskaya O., Forchhammer K. // Microbiology. 2008, V.154, P.2348-2355[16] Fedorova K., Kayumov A., Woyda K., Ilinskaja O., Forchhammer K. // FEBS Lett. 2013, V.587, P.1293-1298[17] Prichard M.N., Jr. Shipman C. // Antiviral Res. 1990, №14, P.181-206