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Bactericidal effect of gentamicin-induced membrane vesicles derived from Pseudomonas aeruginosa PAO1 on gram-positive bacteria

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Abstract:

Previous studies have shown that gentamicin-induced membrane vesicles (g-MVs) from Pseudomonas aeruginosa PAO1 possess both the antibiotic (gentamicin) and a potent peptidoglycan hydrolase (PGase; autolysin) that is effective in killing gram-negative pathogens. This present study evaluated the therapeutic potential of g-MVs against four gram-positive bacteria. Bactericidal assays and electron microscopy of thin sections revealed that Bacillus subtilis 168 and Staphylococcus aureus D2C were susceptible to killing mediated by g-MVs, Listeria monocytogenes ATCC 19113 was slightly susceptible, whereas Enterococcus hirae ATCC 9790 was unaffected. g-MVs were generally more effective against the bacteria than was soluble gentamicin, suggesting they could have more killing power than natural membrane vesicles containing no antibiotic. Electron microscopy and hydrophobic interaction chromatography showed that more membrane vesicles (MVs) initially attached to B. subtilis (hydrophilic) than to predominantly hydrophobic E. hirae, L. monocytogenes, and S. aureus. Zymograms containing murein sacculi as an enzyme substrate illustrated that all organisms except E. hirae were sensitive to the 26-kDa autolysin to varying degrees. Peptidoglycan O-acetylation did not influence susceptibility to MV-mediated lysis. Though not universally effective, the g-MV delivery system remains a promising therapeutic alternative for specific gram-positive infections.Key words: gram-negative membrane vesicles, gentamicin, autolysin.

Des études antérieures ont démontré que des vésicules induites par la gentamycine (VM-g) provenant de Pseudomonas aeruginosa PAO1 renferment à la fois l'antibiotique et une puissante hydrolase de peptidoglycane (PGase; autolysine) qui tue efficacement des pathogènes gram-négatifs. L'étude présente a évalué le potentiel thérapeutique de VM-g dirigées contre quatre bactéries gram-positives. Des analyses bactéricides et des examens de sections minces par microscopie électronique ont révélé que Bacillus subtilis 168 et Staphylococcus aureus D2C étaient susceptibles à la destruction par les VM-g, que Listeria monocytogenes ATCC 19113 était légèrement susceptible, alors que Enterococcus hirae ATCC 9790 était nullement affecté. Les VM-g étaient généralement plus efficaces contre les bactéries que la gentamycine soluble, ce qui indique qu'elles pourraient avoir un pouvoir bactéricide plus important que les vésicules naturelles (VM-n) ne contenant pas d'antibiotique. La microscopie électronique et la chromatographie d'interaction hydrophobe ont montré que davantage de VM s'attachaient intialement à B. subtilis (hydrophile) qu'aux espèces E. hirae, L. monocytogenes et S. aureus, qui sont principalement hydrophobes. Nous avons illustré par des zymogrammes contenant des saccules de muréine en tant que substrat enzymatique que tous les organismes sauf E. hirae étaient sensibles à l'autolysine de 26 kDa à des degrés variables. Une O-acétylation du peptidoglycane n'a pas eu d'impact sur la susceptibilité à la lyse par les VM. Le système de relarguage basé sur les VM-g, bien que n'étant pas universellement efficace, demeure une alternative prometteuse pour le traitement ciblé d'infections par des gram-postitifs. Mots clés : vésicules membranaires de Gram-négatifs, gentamycine, autolysine.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: autolysin; autolysine; gentamicin; gentamycine; gram-negative membrane vesicles; vésicules membranaires de Gram-négatifs

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2002

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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