Weakening the enemy: Novel whole cell reporter for natural product screening

Premnath, Priyanka

Due to increased problem of anti-microbial resistance and need to build effective strategies, novel screens have been developed in this study using an oral inhabitant Streptococcus mutans as a model. Each screen employs a whole cell fluorescent reporter for transcription that is designed to reduce the abundance and fitness of S. mutans, rather than killing. Since natural compounds from myxobacteria and fungi offer novel therapeutic activities about 300 of them have been screened. Results of screens employing two quorum sensing regulated genes are reported initially. The first screen aimed at inhibiting the mutacin synthesis. Out of the seven compounds that reduced the transcription of mutacin VI >50 %, Erinacine C, a compound with neuro-immunological activity was studied more closely. Furthermore, Erinacine C suppressed the transcription of all three mutacins. The inhibition of mutacin secretion was demonstrated using an indicator assay thus finding a new bacteriocin suppressor. The second screen was developed using an autolysin gene promoter lytFsm as it was demonstrated that strong induction of the gene lead to swollen unhealthy cell phenotype and reduction in live cells with detected cell debris. However the inability of the screened compounds to induce the promoter is notable and could be speculated that the activation of this gene might be highly specific and possible only via its transcriptional regulator ComR. The final screen targets the transcription of a cell wall modifying enzyme. Compounds were screened for inducers or inhibitors of transcription of a lytic transglycosylase to weaken its cell wall. Although the enzyme is known to be acting on the peptidoglycan in other bacteria the biological activity in S. mutans is yet to be clearly understood. Deletion of this gene did not cause growth inhibition while its over-production using a strong inducible promoter resulted in only a weak growth inhibition. Seven compounds were inducing the promoter while Trichangion was inhibitory without any growth effect. Glykenins, newly isolated class of glycolipids strongly induced the transglycosylase yet with partial effect on growth. However, the induction is speculated to be a secondary effect and further studies are essential to determine the mode of action.

Wegen der zunehmenden Resistenz von Mikroorganismen und der Notwendigkeit, neue Strategien zu erproben, wurden in dieser Arbeit neue Screens entwickelt, für die das orale Pathogen Streptococcus mutans als Modell diente. Jeder Screen basiert auf einem fluoreszierenden transkriptionellen Ganz-Zell-Reporter, der die Abundanz und Fitness von S. mutans reduziert, ohne das Bakterium zu töten. Da Naturstoffe von Myxobakterien und Pilzen neue therapeutische Aktivitäten besitzen, wurden etwa 300 von ihnen gescreened.Zunächst werden die Ergebnisse von zwei Screens berichtet, die Quorum Sensing regulierte Gene verwendeten. Der erste Screen hatte das Ziel, die Synthese von Mutazinen zu inhibieren. Sieben Verbindungen reduzierten die Transkription von Mutazin VI>50 %. Erinacine C, eine Verbindung mit neuro-immunologischer Aktivität, wurde genauer untersucht. Erinacine hemmte die Transkription aller drei Mutazine. Mit Hilfe eines Indikatorstammes wurde gezeigt, daß auch die Sekretion von Mutazin gehemmt wurde. Es handelt sich also um einen neuen Bakteriozin-Hemmstoff.Der zweite Screen verwendete den Promoter des Autolysin-Gens lytFsm, da starke Induktion dieses Gens zu geschwollenen, geschädigten Zellen führte, einer Reduktion lebender Zellen und totem Zellmaterial. Die untersuchten Verbindungen konnten diesen Promoter interessanterweise nicht induzieren; seine Aktivierung könnte hoch spezifisch sein und nur durch den Transkriptionsregulator ComR erfolgen.Der letzte Screen hatte die Transkription eines Zellwand modifizierenden Enzyms zum Ziel. Sowohl Induktoren als auch Hemmstoffe der Transkription einer lytischen Transglykosylase wurden gesucht, um die Zellwand zu schwächen. Die Wirkung des Enzymes auf Peptidoglucan wurde in anderen Bakterien bereits untersucht, in S. mutans ist seine biologische Wirkung jedoch noch nicht verstanden. Seine Deletion verursachte keine Wachstumshemmung, während Überproduktion mittels eines starken induzierbaren Promoters nur zu einer schwache Wachstumshemmung führte. Sieben Verbindungen induzierten den Promoter, während Trichangion ihn ohne Wachstumseffekt hemmte. Glykenins, eine neu isolierte Klasse von Glycolipiden, induzierten die Transglycosylase, jedoch hatten sie einen gewissen Effekt auf das Wachstum. Die Induktion könnte ein Sekundäreffekt sein und weitere Untersuchungen sind nötig, um den Wirkmechanismus aufzuklären.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Premnath, Priyanka: Weakening the enemy: Novel whole cell reporter for natural product screening. 2017.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export