Published February 1, 2024
| Version v1
Publication
<i>In silico</i> and <i>in vitro</i> evaluation of the anti-virulence potential of patuletin, a natural methoxy flavone, against <i>Pseudomonas aeruginosa</i>
Creators
- 1. Al Azhar University
- 2. City of Scientific Research and Technological Applications
- 3. Port Said University
- 4. Princess Nourah bint Abdulrahman University
- 5. Cairo University
- 6. Alfaisal University
Description
This study aimed to investigate the potential of patuletin, a rare natural flavonoid, as a virulence and LasR inhibitor against Pseudomonas aeruginosa. Various computational studies were utilized to explore the binding of Patuletin and LasR at a molecular level. Molecular docking revealed that Patuletin strongly interacted with the active pocket of LasR, with a high binding affinity value of -20.96 kcal/mol. Further molecular dynamics simulations, molecular mechanics generalized Born surface area (MM/GBSA), protein-ligand interaction profile (PLIP), and essential dynamics analyses confirmed the stability of the patuletin-LasR complex, and no significant structural changes were observed in the LasR protein upon binding. Key amino acids involved in binding were identified, along with a free energy value of -26.9 kcal/mol. In vitro assays were performed to assess patuletin's effects on P. aeruginosa. At a sub-inhibitory concentration (1/4 MIC), patuletin significantly reduced biofilm formation by 48% and 42%, decreased pyocyanin production by 24% and 14%, and decreased proteolytic activities by 42% and 20% in P. aeruginosa isolate ATCC 27853 (PA27853) and P. aeruginosa clinical isolate (PA1), respectively. In summary, this study demonstrated that patuletin effectively inhibited LasR activity in silico and attenuated virulence factors in vitro, including biofilm formation, pyocyanin production, and proteolytic activity. These findings suggest that patuletin holds promise as a potential therapeutic agent in combination with antibiotics to combat antibiotic-tolerant P. aeruginosa infections.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تهدف هذه الدراسة إلى التحقيق في إمكانات الباتوليتين، وهو فلافونويد طبيعي نادر، كضراوة ومثبط ليزر ضد الزائفة الزنجارية. تم استخدام العديد من الدراسات الحسابية لاستكشاف ارتباط Patuletin و LasR على المستوى الجزيئي. كشف الالتحام الجزيئي أن Patuletin تفاعل بقوة مع الجيب النشط لـ LasR، مع قيمة تقارب عالية الارتباط تبلغ -20.96 سعرة حرارية/مول. أكدت المزيد من عمليات محاكاة الديناميكيات الجزيئية، والميكانيكا الجزيئية المعممة لمساحة سطح المولد (MM/GBSA)، وملف تعريف تفاعل البروتين مع الترابط (PLIP)، وتحليلات الديناميكيات الأساسية استقرار مجمع Patuletin - LasR، ولم يلاحظ أي تغييرات هيكلية كبيرة في بروتين LASR عند الربط. تم تحديد الأحماض الأمينية الرئيسية المشاركة في الربط، إلى جانب قيمة طاقة حرة تبلغ -26.9 سعرة حرارية/مول. تم إجراء فحوصات في المختبر لتقييم تأثيرات الباتوليتين على P. aeruginosa. عند تركيز المثبط الفرعي (1/4 ميكروفون)، قلل الباتوليتين بشكل كبير من تكوين الأغشية الحيوية بنسبة 48 ٪ و 42 ٪، وانخفض إنتاج البيوسيانين بنسبة 24 ٪ و 14 ٪، وانخفضت أنشطة التحلل البروتيني بنسبة 42 ٪ و 20 ٪ في عزل الزنجارية ATCC 27853 (PA27853) وعزل الزنجارية السريرية (PA1)، على التوالي. باختصار، أظهرت هذه الدراسة أن الباتوليتين يثبط بشكل فعال نشاط الليزر في السيليكو وعوامل الفوعة الموهنة في المختبر، بما في ذلك تكوين الغشاء الحيوي، وإنتاج البيوسيانين، والنشاط التحليلي البروتيني. تشير هذه النتائج إلى أن الباتوليتين يبشر بالخير كعامل علاجي محتمل بالاقتران مع المضادات الحيوية لمكافحة عدوى P. aeruginosa المقاومة للمضادات الحيوية.Translated Description (French)
Cette étude visait à étudier le potentiel de la patulétine, un flavonoïde naturel rare, en tant qu'inhibiteur de la virulence et du LasR contre Pseudomonas aeruginosa. Diverses études computationnelles ont été utilisées pour explorer la liaison de Patuletin et de LasR au niveau moléculaire. L'amarrage moléculaire a révélé que la patulétine interagissait fortement avec la poche active du LasR, avec une valeur d'affinité de liaison élevée de -20,96 kcal/mol. D'autres simulations de dynamique moléculaire, la surface de Born généralisée par la mécanique moléculaire (MM/GBSA), le profil d'interaction protéine-ligand (PLIP) et des analyses de dynamique essentielles ont confirmé la stabilité du complexe patuletine-LasR, et aucun changement structurel significatif n'a été observé dans la protéine LasR lors de la liaison. Des acides aminés clés impliqués dans la liaison ont été identifiés, ainsi qu'une valeur d'énergie libre de -26,9 kcal/mol. Des essais in vitro ont été réalisés pour évaluer les effets de la patulétine sur P. aeruginosa. À une concentration sous-inhibitrice (1/4 CMI), la patuletine a significativement réduit la formation de biofilm de 48 % et 42 %, diminué la production de pyocyanine de 24 % et 14 %, et diminué les activités protéolytiques de 42 % et 20 % dans l'isolat de P. aeruginosa ATCC 27853 (PA27853) et l'isolat clinique de P. aeruginosa (PA1), respectivement. En résumé, cette étude a démontré que la patulétine inhibait efficacement l'activité LasR in silico et atténuait les facteurs de virulence in vitro, y compris la formation de biofilm, la production de pyocyanine et l'activité protéolytique. Ces résultats suggèrent que la patulétine est prometteuse en tant qu'agent thérapeutique potentiel en association avec des antibiotiques pour lutter contre les infections à P. aeruginosa tolérantes aux antibiotiques.Translated Description (Spanish)
Este estudio tuvo como objetivo investigar el potencial de la patuletina, un flavonoide natural raro, como un inhibidor de la virulencia y LasR contra Pseudomonas aeruginosa. Se utilizaron varios estudios computacionales para explorar la unión de Patuletin y LasR a nivel molecular. El acoplamiento molecular reveló que Patuletin interactuaba fuertemente con la bolsa activa de LasR, con un alto valor de afinidad de unión de -20,96 kcal/mol. Otras simulaciones de dinámica molecular, mecánica molecular generalizada del área de superficie de Born (MM/GBSA), perfil de interacción proteína-ligando (PLIP) y análisis de dinámica esencial confirmaron la estabilidad del complejo patuletina-LasR, y no se observaron cambios estructurales significativos en la proteína LasR tras la unión. Se identificaron los aminoácidos clave implicados en la unión, junto con un valor de energía libre de -26,9 kcal/mol. Se realizaron ensayos in vitro para evaluar los efectos de la patuletina en P. aeruginosa. A una concentración subinhibitoria (1/4 MIC), la patuletina redujo significativamente la formación de biopelículas en un 48% y un 42%, disminuyó la producción de piocianina en un 24% y un 14%, y disminuyó las actividades proteolíticas en un 42% y un 20% en el aislado de P. aeruginosa ATCC 27853 (PA27853) y el aislado clínico de P. aeruginosa (PA1), respectivamente. En resumen, este estudio demostró que la patuletina inhibía eficazmente la actividad de LasR in silico y atenuaba los factores de virulencia in vitro, incluida la formación de biopelículas, la producción de piocianinas y la actividad proteolítica. Estos hallazgos sugieren que la patuletina es prometedora como un posible agente terapéutico en combinación con antibióticos para combatir las infecciones por P. aeruginosa tolerantes a los antibióticos.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- <i>في السيليكو وفي</i> <i>المختبر</i> تقييم إمكانات مكافحة الفوعة من patuletin، فلافون الميثوكسي الطبيعي، ضد <i>الزائفة الزنجارية</i>
- Translated title (French)
- Évaluation <i>in silico</i> et <i>in vitro</i> du potentiel anti-virulence de la patulétine, une méthoxy flavone naturelle, contre <i>Pseudomonas aeruginosa</i>
- Translated title (Spanish)
- Evaluación <i>in silico</i> e <i>in vitro</i> del potencial antivirulento de la patuletina, una metoxi flavona natural, frente a <i>Pseudomonas aeruginosa</i>
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4391440016
- DOI
- 10.7717/peerj.16826
References
- https://openalex.org/W1031578623
- https://openalex.org/W1491637723
- https://openalex.org/W1569882997
- https://openalex.org/W2000461931
- https://openalex.org/W2001623982
- https://openalex.org/W2025957152
- https://openalex.org/W2027911088
- https://openalex.org/W2040714344
- https://openalex.org/W2046127361
- https://openalex.org/W2065852097
- https://openalex.org/W2071794983
- https://openalex.org/W2085400235
- https://openalex.org/W2089074818
- https://openalex.org/W2132589721
- https://openalex.org/W2150051887
- https://openalex.org/W2154565979
- https://openalex.org/W2231639302
- https://openalex.org/W2277991016
- https://openalex.org/W2292329692
- https://openalex.org/W2313740828
- https://openalex.org/W2394491058
- https://openalex.org/W2405075761
- https://openalex.org/W2768492122
- https://openalex.org/W2768702618
- https://openalex.org/W2892113269
- https://openalex.org/W2895424644
- https://openalex.org/W2895791749
- https://openalex.org/W2905097145
- https://openalex.org/W2943949410
- https://openalex.org/W2945321139
- https://openalex.org/W2947030036
- https://openalex.org/W2973367392
- https://openalex.org/W3007757377
- https://openalex.org/W3011543817
- https://openalex.org/W3102032040
- https://openalex.org/W3133781659
- https://openalex.org/W3173153910
- https://openalex.org/W3174415140
- https://openalex.org/W3192540610
- https://openalex.org/W3202287440
- https://openalex.org/W3207586722
- https://openalex.org/W3210983984
- https://openalex.org/W333187720
- https://openalex.org/W4210306615
- https://openalex.org/W4212795945
- https://openalex.org/W4214826295
- https://openalex.org/W4220903690
- https://openalex.org/W4220934822
- https://openalex.org/W4221032908
- https://openalex.org/W4223513419
- https://openalex.org/W4280629397
- https://openalex.org/W4285601000
- https://openalex.org/W4286502915
- https://openalex.org/W4291819701
- https://openalex.org/W4293199768
- https://openalex.org/W4312222533