Two-Pronged Dormant Photosensitizer-Antibiotic Bacterial Inactivation: Mechanism, Dosage, and Cellular Evolution Visualized at the Single-Cell Level

化学 单线态氧 活性氧 光敏剂 多药耐受 大肠杆菌 细菌 生物物理学 抗生素 程序性细胞死亡 细菌细胞结构 细胞 猝灭(荧光) 自诱导物 微生物学 铜绿假单胞菌 生物化学 光化学 细胞凋亡 氧气 荧光 生物膜 群体感应 生物 有机化学 量子力学 毒力 物理 基因 遗传学
作者
Julia McCain,Sol R. Martínez,Florencia Fungo,Aya Sakaya,Gonzalo Cosa
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (51): 28124-28136
标识
DOI:10.1021/jacs.3c10034
摘要

Innovative therapeutic approaches are required to battle the rise of antibiotic-resistant bacterial strains. Tapping on reactive oxygen species (ROS) generation in bacteria induced by bactericidal antibiotics, here we report a two-pronged strategy for bacterial inactivation relying on the synergistic combination of a bactericidal antibiotic and newly designed dormant photosensitizers (DoPSs) that activate in the presence of ROS. Intramolecular quenching renders DoPS inert in the presence of light. ROS trapping by DoPS aborts the quenching mechanism unmasking, in equal proportions, singlet oxygen (1O2) sensitization and fluorescence emission. Juxtaposed antioxidant-prooxidant activity built within our DoPS enables (i) initial activation of a few molecules by ROS and (ii) subsequent rapid activation of all DoPS in a bacterium via a domino effect mediated by photogenerated 1O2. Bulk colony forming unit studies employing the minimum inhibitory concentration of the antibiotic illustrate rapid and selective inactivation of Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa only in the presence of light, antibiotic, and DoPS. Single-cell, real-time imaging studies on E. coli reveal an autocatalytic progression of DoPS activation from focal points, providing a unique amplification system for sensing. Single-cell analysis further illustrates the impact of DoPS cellular loading on the rate of DoPS activation and cell death times and on the 1O2 dosing necessary for cell death to occur. Our two-pronged therapy discriminates based on cell metabolites and has the potential to result in lower toxicity, pave the way to reduced drug resistance, and provide insightful mechanistic information about bacterial membrane response to 1O2.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
害羞平凡完成签到,获得积分10
2秒前
august发布了新的文献求助10
5秒前
132分vs大师完成签到,获得积分10
5秒前
小马甲应助chenguoliang采纳,获得10
7秒前
情怀应助医心一意采纳,获得10
8秒前
木木夕完成签到,获得积分10
8秒前
医一直悟完成签到,获得积分10
9秒前
优秀奄张飞八丈长完成签到 ,获得积分10
9秒前
求知完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
11秒前
小兔子乖乖完成签到 ,获得积分10
12秒前
木樱完成签到,获得积分10
12秒前
将月关注了科研通微信公众号
13秒前
可爱的函函应助august采纳,获得10
14秒前
晚风发布了新的文献求助10
15秒前
xiaoZ完成签到 ,获得积分10
16秒前
Mahiro发布了新的文献求助10
16秒前
悟123完成签到 ,获得积分10
16秒前
LILI完成签到,获得积分10
17秒前
Eddie发布了新的文献求助10
17秒前
风趣醉山完成签到 ,获得积分10
17秒前
ziguang完成签到,获得积分10
18秒前
yqf完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
lim完成签到 ,获得积分20
19秒前
19秒前
双星回完成签到,获得积分20
19秒前
20秒前
医心一意完成签到,获得积分20
21秒前
snowman发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
23秒前
23秒前
lim关注了科研通微信公众号
24秒前
26秒前
萌面大侠完成签到,获得积分10
26秒前
哈哈哈哈h发布了新的文献求助10
27秒前
30秒前
sagitar应助科研通管家采纳,获得160
34秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
A Psychological Understanding of Criticism and Mental Health 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7751035
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9298474
关于积分的说明 20246586
捐赠科研通 7333193
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309788
关于科研通互助平台的介绍 2461345
邀请新用户注册赠送积分活动 2322352