Antibiotikaresistens har uppstått som en global hälsokris, vilket kräver upptäckten av nya antimikrobiella medel. Inspirerad av den invecklade fästmekanismen hos kardborreband, har forskare utvecklat en klass av antibiotika som kallas "antibiotiska kardborreband" som uppvisar lovande bakteriedödande effektivitet. Trots deras effektivitet är de exakta molekylära mekanismerna genom vilka antibiotikum kardborreband utövar sina antimikrobiella effekter i stort sett okända. Denna studie syftar till att dechiffrera det invecklade samspelet mellan antibiotikum kardborreband och bakteriekomponenter, för att klargöra den underliggande mekanismen som är ansvarig för bakteriell utrotning.
Metoder:
Antibiotiska kardborrederivat med varierande strukturella modifieringar syntetiserades och karakteriserades med hjälp av state-of-the-art analytiska tekniker.
Mikrobiella känslighetsanalyser utfördes mot en panel av bakteriestammar, inklusive både Gram-positiva och Gram-negativa bakterier, för att bestämma den bredspektrum antibakteriella aktiviteten hos antibiotika kardborreband.
Atomkraftsmikroskopi (AFM) och transmissionselektronmikroskopi (TEM) användes för att visualisera de morfologiska förändringarna inducerade av antibiotisk kardborre på bakteriecellsytor.
Genuttrycksprofilering och proteomisk analys utfördes för att identifiera de specifika bakteriella målen och vägarna som påverkas av antibiotisk kardborrebehandling.
Resultat:
Antibiotiska kardborrederivat visade potent bakteriedödande aktivitet mot ett brett spektrum av bakterier, med förbättrad effekt jämfört med konventionella antibiotika.
AFM- och TEM-bilder avslöjade distinkta ytdeformiteter och membranstörningar i bakterier exponerade för antibiotika kardborreband, vilket tyder på betydande skada på cellulär integritet.
Genuttryck och proteomstudier avslöjade nedregleringen av essentiella bakteriegener involverade i cellväggssyntes, DNA-replikation och energiproduktion, vilket tyder på flera mål för antibiotika kardborreband.
Dessutom framhävde metabolomisk profilering störningen av kritiska metaboliska vägar, vilket äventyrar bakteriell livsduglighet och överlevnad.
Slutsats:
Våra fynd belyser den mångfacetterade antimikrobiella mekanismen hos antibiotikum kardborreband, och betonar dess förmåga att samtidigt attackera flera cellulära mål och vägar i bakterier. Denna omfattande förståelse av de molekylära interaktionerna mellan antibiotika kardborreband och bakteriella komponenter ökar inte bara vår kunskap om antimikrobiella mekanismer utan öppnar också vägar för design av mer potenta och riktade antibiotika för att bekämpa det pågående hotet om antibiotikaresistens.
