Влияние на генетический аппарат микробной клетки соединений на основе замещенных 1Н-индол-4-, -5-, -6-, -7-иламинов

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследование новых противомикробных соединений включает определение механизма их воздействия на микробную клетку. Как правило, действие большинства современных синтетических противомикробных препаратов связано либо с подавлением синтеза ДНК, либо с подавлением бактериального белкового синтеза на уровне трансляции или транскрипции. Существуют чувствительные и простые методы скрининга и мониторинга потенциальной генотоксической активности широкого спектра природных и синтетических соединений. До настоящего времени широко применялся тест Эймса, основанный на чувствительности штаммов сальмонелл к канцерогенным химическим веществам, хотя некоторые соединения, вызывающие негативные реакции по Эймсу, на самом деле могли быть канцерогенными для животных. Другой метод, SOS-хромотест, — это SOS-транскрипционный анализ, способный оценить повреждение ДНК, вызванное химичес кими и физическими мутагенами. Он измеряет экспрессию репортерного гена (â-галактозидазы). Фермент â-галактозидаза перерабатывает ортонитрофенил галактопиранозид с образованием желтого соединения, обнаруживаемого при 420 нм. Затем индукцию â-галактозидазы нормализуют по активности щелочной фосфатазы — фермента, экспрессируемого конститутивно Escherichia coli. SOS-хромотест также широко используется для генотоксикологических исследований. Ответ быстрый (несколько часов) и не требует выживания тестерного штамма. Кривые «доза–эффект» для различных химических веществ включают линейную область. Наклон этой области принимается за меру индукции SOS. Поэтому для нашего исследования выбран SOS-хромотест, позволяющий выявить ДНК-опосредованное действие исследуемых соединений. Целью работы стала оценка SOS-индуцирующей активности противомикробных соединений на основе замещенных 1Н-индол-4-, -5-, -6-, -7-иламинов. В качестве тестерного штамма в исследовании использован штамм Escherichia coli PQ 37 с генотипом F-thr leu his-4 pyrD thi galE galК lacÄU169 srl300::Th10 rpoB rpsL uvrA rfa trp::Mис+ sfiA::Mud (Aр, lac) cts. Благодаря присутствию «сшивки» генов sfiA::lacZ, экспрессия гена â-галактозидазы lacZ в штамме PQ 37 находится под контролем промотора гена sfiA, одного из компонентов SOS-регулона E. coli. Показателем SOS-индуцирующей активности исследуемых соединений в SOSхромотесте является активность â-галактозидазы, которая оценивается относительно активности конститутивного фермента микроорганизмов — щелочной фосфатазы, что позволяет контролировать также токсический эффект исследуемых соединений на клетки бактерий. Результаты исследований показали, что 4,4,4-трифтор-N-(6-метокси-1,2,3-триметил-1Н-индол-5-ил)-3-оксобутанамид (1), 4,4,4-трифтор-N-(6-метил-2- фенил-1Н-индол-5-ил)-3-оксобутанамид (2) и N-(1,5-диметил-2-фенил-1Н-индол-6-ил)-4,4,4-трифтор-3-оксобутанамид (3) не обладают SOS-индуцирующей активностью в исследуемых концентрациях. 4-гидрокси- 8-фенил-4-(трифторметил)-1,3,4,7-тетрагидро-2Н-пирроло[2,3-h]-хинолин-2-он (4), 9-гидрокси-5-метил-2-фенил- 9-(трифторметил)-1,6,8,9-тетрагидро-7Н-пирроло-[2,3-f]-хинолин-7-он (5), 6-гидрокси-2,3-диметил-6-(трифторметил)-1,6,7,9-тетрагидро-8H-пирроло[3,2-h]-хинолин-8-он (6) и 1,2,3,9-тетраметил-6-(трифтор метил)-1,9-дигидро-8H-пирроло[3,2-h]-хинолин-8-он (7) в бактерицидных концентрациях проявляли дозозависимую SOSиндуцирующую активность. Полученные результаты исследований позволили выявить соединения 4, 5, 6, 7, механизм действия которых включает воздействие на ДНК микробной клетки.

Об авторах

А. А. Масейкина

ФГБОУ ВО Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

Автор, ответственный за переписку.
Email: minibat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7604-0680

Масейкина Алена Александровна,  аспирант кафедры иммунологии, микробиологии и вирусологии 

430005, г. Саранск, Большевистская ул., 68

Тел.: 8 (951) 343-54-08

Россия

И. С. Степаненко

ФГБОУ ВО Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

Email: ymahkina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5793-438X

д.м.н., доцент кафедры иммунологии, микробиологии и вирусологии 

г. Саранск

С. А. Ямашкин

ФГБОУ ВО Мордовский государственный педагогический институт им. М.Е. Евсевьева

Email: chem-teh@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8601-2640

д.х.н., профессор кафедры химии, технологии и методики обучения

г. Саранск 

Е. Д. Сластников

ФГБОУ ВО Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

Email: slast08@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2843-8672

студент 

г. Саранск 

Список литературы

  1. Бояршинов В.Д., Михалев А.И., Ухов С.В., Новикова В.В., Данилов Ю.Л. Синтез и противомикробная активность эфиров и амидов пиридин-2-карбоновой кислоты // Фундаментальные исследования. 2014. Ч. 1, № 11. С. 105–109. [Boyarshinov V.D., Mihalev A.I., Ukhov S.V., Novikova V.V., Danilov Yu.L. Synthesis and antimicrobial activity of pyridine- 2-carboxylic acid esters and amides. Fundamental’nye issledovaniya = Fundamental Researches, 2014, pt. 1, no. 11, pp. 105–109. (In Russ.)]
  2. Кадималиев Д.А., Степаненко И.С., Надежина О.С., Ямашкин С.А. Влияние различно замещенных пирролохинолонов на физиолого-биохимические характеристики лигнолитического гриба Lentinus tigrinus // Микология и фитопато логия. 2014. Т. 48, № 5. С. 309–314. [Kadimaliev D.A., Stepanenko I.S., Nadezhina O.S., Yamashkin S.A. Influence of variously substituted pyrroloquinolones on physiological and biochemical characteristics of the lignolytic fungus Lentinus tigrinus. Mikologiya i fitopatalogiya = Mycology and Phytopathology, 2014, vol. 48, no. 5, pp. 309–314. (In Russ.)]
  3. Миллер Д. Эксперименты в молекулярной генетике / Под ред. С.И. Алиханяна. М.: Мир, 1976. 436 с. [Miller D. Experiments in molecular genetics. Ed. by S.I. Alikhanyan. Moscow: Mir, 1976. 436 p. (In Russ.)]
  4. Патент № 2227140 Российская Федерация, МПК 7C07D 209/16. Способ получения серотонина и его фармакологических солей: № 2002128129; заявлено 2002.10.22: опубликовано 2004.04.27 / Алферов А.В., Северин Е.С., Крюков Л.Н. Патентообладатель: ЗАО «Лорр». [Patent No. 2227140 Russian Federation, Int. Cl. C07D 209/16. Method of production of serotonin and serotonin salts. No. 2002128129; application: 2002.10.22: date of publication 2004.04.27 / Alferov A.V., Severin E.S., Krjukov L.N., Panov A.E., Vorontsov E.A., Kuznetsov S.L., Mikerin I.E. Proprietors: Lorr Ltd.]
  5. Патент № 2404982 Российская Федерация, МПК C07D 471/04 (2006.01), A61K 31/4439 (2006.01), A61P 31/04 (2006.01), A61P 31/06 (2006.01). Применение пирролохинолиновых соединений для уничтожения клинически латентных микроорганизмов: № 2008122912/04; заявлено 2006.08.11: опубликовано 2010.11.27 / Бек П.Х., Браун М.Б., Кларк Д.Е., Коутес Э., Дайк Х.Д., Ху Я., Лондесбро Д.Д., Миллс К., Паллин Т.Д., Рейд Г.П., Стоддарт Г. Патентообладатель: Хелперби терапьютикс лимитед. 122 с. [Patent No. 2404982 Russian Federation, Int. Cl. C07D 471/04 (2006.01), A61K 31/4439 (2006.01), A61P 31/04 (2006.01), A61P 31/06 (2006.01). Application of pyrroloquinoline compounds for killing clinically latent microorganisms. No. 2008122912/04; application: 2006.08.11: date of publication 2010.11.27 / Bek P.H., Braun M.B., Klark D.E., Coates A., Dyke H.J., Hu Y., Londesbrough D.J., Mills K., Pallin Th.D., Reid G.P., Stoddart G. Proprietors: Helperby therapeutics limited. 122 p.]
  6. Рогачева А.В., Празднова Е.В., Мазанко М.С., Чистяков В.А. Ингибирование SOS-репарации у бактерий // Актуальная биотехнология. 2017. № 2. С. 77–79. [Rogacheva A.V., Prazdnova E.V., Mazanko M.S., Chistyakov V.A. Inhibition of SOS repair in bacteria. Aktual’naya biotekhnologiya = Current Biotechnology, 2017, no. 2, pp. 77–79. (In Russ.)]
  7. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая / Под ред. А.Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2012. 944 с. [Guidelines for Conducting Preclinical Trials of Medicines. Part one / Ed. by A.N. Miro nov. Moscow: Grif and K, 2012. 944 p. (In Russ.)]
  8. Садовникова М.С., Беликов В.М. Пути применения аминокислот в промышленности // Успехи химии. 1978. Т. 47, № 2. С. 357–383. [Sadovnikova M.S., Belikov V.M. Ways of using amino acids in industry. Uspekhi khimii = Advances in Chemistry, 1978, vol. 47, no. 2, pp. 357–383. doi: 10.1070/RC1978v047n02ABEH002212 (In Russ.)]
  9. Сафарова А.Я., Гицу Г.А., Михайлицын Ф.С., Севбо Д.П., Трусов С.Н. Получение салициламида МСТ-28 и изучение противогименолепидозной активности // Медицинская паразитология и паразитарные болезни. 2015. № 2. С. 41–42. [Safarova A.Ya., Gicu G.A., Mihajlicyn F.S., Sevbo D.P., Trusov S.N. Preparation of salicylamide MST-28 and study of antihymenolepidosis activity. Medicinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni = Medical Parasitology and Parasitic Diseases, 2015, no. 2, pp. 41–42. (In Russ.)]
  10. Ушаков В.Ю. SOS-система репараций ДНК у бактерий (обзор) // Вестник Пермского университета. 2010. № 2. С. 19–30. [Ushakov V.Yu. SOS-system repair system in bacteria (review). Vestnik Permskogo universiteta = Perm University Bulletin, 2010, no. 2, pp. 19–30. (In Russ.)]
  11. Alyamkina E.A., Yamashkin S.A., Stepanenko I.S., Yurovskaya M.A. 4-Amino-2-phenylindole-based compounds with potential antibacterial activity. Moscow University Chemistry Bulletin, 2017, vol. 72, no. 1, pp. 24–28. doi: 10.3103/S0027131417010023
  12. Barrett T.C., Mok W.W., Murawski A.M., Brynildsen M.P. Enhanced antibiotic resistance development from fluoroquinolone persisters after a single exposure to antibiotic. Nat. Commun., 2019, vol. 10, no. 1: 1177. doi: 10.1038/s41467-019-09058-4
  13. Cox M.M., Goodman M.F., Kreuzer K.N., Sherratt D.J., Sandler S.J., Marians K.J. The importance of repairing stalled replication forks. Nature, 2000, vol. 404, no. 6773, pp. 37–41. doi: 10.1038/35003501
  14. Hooper D.C. Мechanisms of аction of аntimicrobials: focus on fluoroquinolones. Clin. Infect. Dis., 2001, vol. 32, no. 1, pp. S9– S15. doi: 10.1086/319370
  15. Kohanski M.A., Dwyer D.J., Collins J.J. How antibiotics kill bacteria: from targets to networks. Nat. Rev. Microbiol., 2010, vol. 8, pp. 423–435. doi: 10.1038/nrmicro2333
  16. Koonin E.V., Makarova K.S., Wolf Y.I. Evolutionary genomics of defense systems in archaea and bacteria. Annu. Rev. Microbiol., 2017, vol. 71, pp. 233–261. doi: 10.1146/annurev-micro-090816-093830
  17. Kreuzer K.N. DNA damage responses in prokaryotes: regulating gene expression, modulating growth patterns, and manipulating replication forks. CSH Perspectives in Biology, 2013, vol. 5, no. 11: a012674. doi: 10.1101/cshperspect.a012674
  18. Maeda T., Horinouchi T., Sakata N., Sakai A., Furusawa C. High-throughput identification of the sensitivities of an Escherichia coli Δ recA mutant strain to various chemical compounds. J. Antibiot. (Tokyo), 2019, vol. 72, no. 7, pp. 566–573. doi: 10.1038/s41429-019-0160-5
  19. Mersch-Sundermann V., Kern S., Wintermann F. Gеnоtoxicity of nitrated polycyclic аromatic hydrocarbons and related structures on Escherichia coli PQ37 (SOS-Сhromotest). Environ. Mol. Mutagen., 1991, no. 18, pp. 41–50. doi: 10.1002/em.2850180108
  20. Quillardet P., Hofnung M. The SOS Chromotest, a colorimetric bacterial assay for genotoxins: procedures. Mut. Res., 1985, vol. 147, no. 3, pp. 65–78. doi: 10.1016/0165-1161(85)90020-2
  21. Quillardet P., Нuisman О., Аri R.D., Нofnung М. SOS-сhromotest, a direct аssay of a SOS-function in Еscherichia сoli K12 to measure genotoxity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1982, vol. 79, no. 19, pp. 5971–5975. doi: 10.1073/pnas.79.19.5971
  22. Russell А.D., Hugo W.В., Аyliffe’s G.А.J., Fraise А.Р., Lambert Р.А. Рrinciples and рractice of disinfection, рreservation and sterilization. 4th ed. Massachussetts: Blackwell Publishing, 2004. 689 p. doi: 10.1002/9781118425831
  23. Sanyal G., Doig P. Bacterial DNA replication enzymes as targets for antibacterial drug discovery. Expert Opin. Drug Discov., 2012, vol. 7, no. 4, pp. 327–339. doi: 10.1517/17460441.2012.660478
  24. Stepanenko I.S., Yamashkin S.A., Kostina Y.A., Batarsheva A.A., Mironov M.A. A new group of compounds derived from 4-, 5-, 6- and 7-aminoindoles with antimicrobial activity. Res. Results Pharmacol., 2018, vol. 4, no. 3, pp. 17–26. doi: 10.3897/rrpharmacology.4.29905
  25. Stepanenko I.S., Yamashkin S.A., Kostina Y.A., Slastnikov E.D., Batarsheva A.A. A study of the type of antimicrobial action of novel compounds synthesized from substituted benzaminoindoles. Bulletin of RSMU, 2019, no. 2, pp. 57–64. doi: 10.24075/brsmu.2019.030
  26. Sutton M.D., Smith B.T., Godoy V.G., Walker G.C. The SOS response: recent insights into umuDC-dependent mutagenesis and DNA damage tolerance. Annu. Rev. Genet., 2000, vol. 34, pp. 479–497. doi: 10.1146/annurev.genet.34.1.479
  27. Yamashkin S.A., Oreshkina E.A., Romanova I.S., Yurovskaya M.A. The potential use 6-amino-5-methoxy(methyl)-2,3-dimethyl- and 6-amino-5-methoxy(methyl)-1,2,3-trimethylindoles in synthesis pyrrolo[2,3-f]quinolines. Chem. Heterocycl. Comd., 2006, vol. 42, no. 1, pp. 86–91. doi: 10.1002/chin.200641152
  28. Yamashkin S.A., Oreshkina E.A., Yurovskaya M.A. Reaction of 2,3-dimethyl- and 1,2,3-trimethyl-6-amino-indoles with ethyl 4,4,4-trifluoroacetoacetate. Moscow University Chemistry Bulletin, 2007, vol. 62, no. 2, pp. 105–108. doi: 10.3103/S0027131407020113

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Масейкина А.А., Степаненко И.С., Ямашкин С.А., Сластников Е.Д., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах