Molecular Genetics, Microbiology and Virology №2 2010

J. V. Zaitseva1, V. G. Granik2 , A. S. Belik1, O. A. Koksharova3, and I. A. Khmel1
1Institute of Molecular Genetics, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
2National Research Center for Antibiotics, Moscow, Russia
3Belozersky Institute of Physical-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

Activation of the Bioluminescence of the Sensor Escherichia coli Strains Used for Detecting N-acyl-homoserine Lactones in the Presence of Nitrofurans and NO Generators

Nitrofurans (nitrofurazone, nitrofurantoin, furazidin, nifuroxazide), and nitric oxide generators (sodium nitroprusside and isosorbide mononitrate) in subinhibitory concentrations were shown to significantly increase the bioluminescence of the sensor Escherichia coli strains used for detecting N-acyl-homoserine lactones, signaling molecules of Quorum Sensing (QS) regulatory systems. The highest activation of bioluminescence (up to 250-400 fold) was observed in the presence of nitrofurazone on E. coli DH5α biosensors containing lux-reporter plasmids pSB401 or pSB536. However, this activation was not specifically associated with the functioning of QS systems. We suggest that the effect observed results from a direct action of nitrofurans and NO donors on the process of bioluminescence. The data indicate the necessity of using the biosensors that make it possible to detect specific effects of substances tested on QS regulation.

Key Words:  Quorum Sensing, nitrofurans, NO, NO generators, bioluminescence, biosensor

REFERENCES

1. Граник В. Г., Григорьев Н. Б. Оксид азота (NO). Новый путь к поиску лекарств. — М., 2004. — С. 196—207.

2. Григорьев Н. Б., Чечекин Г. В., Арзамасцев А. П. и др. // Химия гетероциклических соединений. — 1999. — № 7. — С. 902—906.

3. Хмель И. А., Метлицкая А. З. // Молекул. биол. — 2006. — Т. 40. — С. 195—210.

4. Barros M. P., Bechara E. J. // Photochem. Photobiol. — 2000. — Vol. 71. — P. 648—654.

5. Bassler B. L., Losick R. // Cell. — 2006. — Vol. 125. — P. 237— 246.

6. Chakravortty D., Hensel M. // Microb. Infect. — 2003. — Vol. 5. — P. 621—627.

7. De Groote M. A., Fang F. C. // Clin. Infect. Dis. — 1995. — Suppl. 2. — P. S162—S165.

8. Guay D. R. // Drugs. — 2001. — Vol. 61. — P. 353—364.

9. Hentzer M., Givskov M. // J. Clin. Invest. — 2003. — Vol. 112. — P. 1300—1307.

10. Hof H., Ströder J., Buisson J.-P., Royer R. // Antimicrob. Agents Chemother. — 1986. — Vol. 30. — P. 679—683.

11. Katsev A. M., Wegrzyn G., Szpilewska H. // J. Basic microbiol. — 2004. — Vol. 44. — P. 178—184.

12. Lindsay A., Ahmer B. M. M. // J. Bacteriol. — 2005. — Vol. 187. — P. 5054—5058.

13. McClean K. H., Winson M. K., Fish L. et al. // Microbiology. — 1997. — Vol. 143. — P. 3703—3711.

14. Meighen E. A., Dunlap P. V. // Adv. Microb. Physiol. — 1993. — Vol. 34. — P. 1—67.

15. Mohan Kumar B. V., Sherigara R. S., Khader A. M. A. // J. Indian Chem. Soc. — 1998. — Vol. 75. — P. 11—16.

16. Nunoshiba T., de Rojas-Walker T., Wishnok J. S. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1993. — Vol. 90. — P. 9993—9997.

17. Race P. R., Lovering A. L., Green R. M. et al. // J. Biol. Chem. — 2005. — Vol. 280. — P. 13256—13264.

18. Rasmussen T. B., Givskov M. // Microbiology. — 2006. — Vol. 152. — P. 895—904.

19. Szpilewska H., Czyz A., Wegrzyn G. // Curr. Microbiol. — 2003. — Vol. 47. — P. 379—382.

20. Testa B., Mayer J. M. Hydrolysis in Drug and Prodrug Metabolism. — Zurich, 2003.

21. Waters C. M., Bassler B. B. // Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. — 2005. — Vol. 21. — P. 319—346.

22. Whiteway J., Koziarz P., Veall J. et al. // J. Bacteriol. — 1998. —Vol. 180. — P. 5529—5539.

23. Winson M. R., Swift S., Fish L. et al. // FEMS Microbiol. Lett. — 1998. — Vol. 163. — P. 185—192.