Synthesis, Antimicrobial and Cytotoxic Activities of Sulfonamidomethane Linked Heterocycles

A new class of sulfonamidomethane pyrrolyl-oxadiazoles/thiadiazoles and pyrazolyl-oxadiazoles/thiadiazoles was prepared from arylsulfonylaminoacetic acid hydrazides and E-cinnamic acid. The lead compounds were tested for antimicrobial and cytotoxic activities. The thiadiazole compounds having chloro substituent on the aromatic ring 4c, 8c and 10c exhibited comparable antibacterial activity against Pseudomonas aeruginosa and also antifungal activity against Penieillium ehrysogenunz. The styryl oxadiazole compound 3c showed appreciable cytotoxic activity on A549 lung carcinoma cells which can be used as a lead compound in the future studies.

Antimicrobial Peptides with Potential for Biofilm Eradication: Synthesis and Structure Activity Relationship Studies of Battacin Peptides

We report on the first chemical syntheses and structureactivity analyses of the cyclic lipopeptide battacin which revealed that conjugation of a shorter fatty acid, 4-methyl-hexanoic acid, and linearization of the peptide sequence improves antibacterial activity and reduces hemolysis of mouse blood cells. This surprising finding of higher potency in linear lipopeptides than their cyclic counterparts is economically beneficial. This novel lipopeptide was membrane lytic and exhibited antibiofilm activity against Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, and, for the first time, Pseudomonas syringe pv. actinidiae. The peptide was unstructured in aqueous buffer and dimyristoylphosphatidylcholine-polymerized diacetylene vesicles, with 12% helicity induced in 50% v/v of trifluoroethanol. Our results indicate that a well-defined secondary structure is not essential for the observed antibacterial activity of this novel lipopeptide. A truncated pentapeptide conjugated to 4-methyl hexanoic acid, having similar potency against Gram negative and Gram positive pathogens was identified through alanine scanning.

Effect of solvent; enhancing the wettability and engineering the porous structure of a calcium phosphate/agarose composite for drug delivery

Tissue engineering deals with the regeneration of tissues for bone repair, wound healing, drug delivery, etc., and a highly porous 3D artificial scaffold is required to accommodate the cells and direct their growth. We prepared 3D porous calcium phosphate ((hydroxyapatite/beta-tricalcium phosphate)/agarose, (HAp/beta-TCP)/agarose) composite scaffolds by sol-gel technique with water (WBS) and ethanol (EBS) as solvents. The crystalline phases of HAp and beta-TCP in the scaffolds were confirmed by X-ray diffraction (XRD) analysis. The EBS had reduced crystallinity and crystallite size compared to WBS. WBS and EBS revealed interconnected pores of 1 mu m and 100 nm, respectively. The swelling ratio was higher for EBS in water and phosphate buffered saline (PBS). An in vitro drug loading/release experiment was carried out on the scaffolds using gentamicin sulphate (GS) and amoxicillin (AMX). We observed initial burst release followed by sustained release from WBS and EBS. In addition, GS showed more extended release than AMX from both the scaffolds. GS and AMX loaded scaffolds showed greater efficacy against Pseudomonas than Bacillus species. WBS exhibited enhanced mechanical properties, wettability, drug loading and haemocompatibility compared to EBS. In vitro cell studies showed that over the scaffolds, MC3T3 cells attached and proliferated and there was a significant increase in live MC3T3 cells. Both scaffolds supported MC3T3 proliferation and mineralization in the absence of osteogenic differentiation supplements in media which proves the scaffolds are osteoconducive. Microporous scaffolds (WBS) could assist the bone in-growth, whereas the presence of nanopores (EBS) could enhance the degradation process. Hence, WBS and EBS could be used as scaffolds for tissue engineering and drug delivery. This is a cost effective technique to produce scaffolds of degradable 3D ceramic-polymer composites.

Novel Functions of (p)ppGpp and Cyclic di-GMP in Mycobacterial Physiology Revealed by Phenotype Microarray Analysis of Wild-Type and Isogenic Strains of Mycobacterium smegmatis

The bacterial second messengers (p)ppGpp and bis-(3'-5')-cyclic dimeric GMP (c-di-GMP) regulate important functions, such as transcription, virulence, biofilm formation, and quorum sensing. In mycobacteria, they regulate long-term survival during starvation, pathogenicity, and dormancy. Recently, a Pseudomonas aeruginosa strain lacking (p) ppGpp was shown to be sensitive to multiple classes of antibiotics and defective in biofilm formation. We were interested to find out whether Mycobacterium smegmatis strains lacking the gene for either (p)ppGpp synthesis (Delta rel(Msm)) or c-di-GMP synthesis (Delta dcpA) would display similar phenotypes. We used phenotype microarray technology to compare the growth of the wild-type and the knockout strains in the presence of several antibiotics. Surprisingly, the Delta rel(Msm) and Delta dcpA strains showed enhanced survival in the presence of many antibiotics, but they were defective in biofilm formation. These strains also displayed altered surface properties, like impaired sliding motility, rough colony morphology, and increased aggregation in liquid cultures. Biofilm formation and surface properties are associated with the presence of glycopeptidolipids (GPLs) in the cell walls of M. smegmatis. Thin-layer chromatography analysis of various cell wall fractions revealed that the levels of GPLs and polar lipids were reduced in the knockout strains. As a result, the cell walls of the knockout strains were significantly more hydrophobic than those of the wild type and the complemented strains. We hypothesize that reduced levels of GPLs and polar lipids may contribute to the antibiotic resistance shown by the knockout strains. Altogether, our data suggest that (p)ppGpp and c-di-GMP may be involved in the metabolism of glycopeptidolipids and polar lipids in M. smegmatis.

Environmental monitoring of bacterial contamination and antibiotic resistance patterns of the fecal coliforms isolated from Cauvery River, a major drinking water source in Karnataka, India

The present study focuses prudent elucidation of microbial pollution and antibiotic sensitivity profiling of the fecal coliforms isolated from River Cauvery, a major drinking water source in Karnataka, India. Water samples were collected from ten hotspots during the year 2011-2012. The physiochemical characteristics and microbial count of water samples collected from most of the hotspots exhibited greater biological oxygen demand and bacterial count especially coliforms in comparison with control samples (p <= 0.01). The antibiotic sensitivity testing was performed using 48 antibiotics against the bacterial isolates by disk-diffusion assay. The current study showed that out of 848 bacterial isolates, 93.51 % (n=793) of the isolates were found to be multidrug-resistant to most of the current generation antibiotics. Among the major isolates, 96.46 % (n=273) of the isolates were found to be multidrug-resistant to 30 antibiotics and they were identified to be Escherichia coli by 16S rDNA gene sequencing. Similarly, 93.85 % (n=107), 94.49 % (n=103), and 90.22 % (n=157) of the isolates exhibited multiple drug resistance to 32, 40, and 37 antibiotics, and they were identified to be Enterobacter cloacae, Pseudomonas trivialis, and Shigella sonnei, respectively. The molecular studies suggested the prevalence of blaTEM genes in all the four isolates and dhfr gene in Escherichia coli and Sh. sonnei. Analogously, most of the other Gram-negative bacteria were found to be multidrug-resistant and the Gram-positive bacteria, Staphylococcus spp. isolated from the water samples were found to be methicillin and vancomycin-resistant Staphylococcus aureus. This is probably the first study elucidating the bacterial pollution and antibiotic sensitivity profiling of fecal coliforms isolated from River Cauvery, Karnataka, India.

Cytotoxicity of Ultrasmall Gold Nanoparticles on Planktonic and Biofilm Encapsulated Gram-Positive Staphylococci

The emergence of multidrug resistant bacteria, especially biofilm-associated Staphylococci, urgently requires novel antimicrobial agents. The antibacterial activity of ultrasmall gold nanoparticles (AuNPs) is tested against two gram positive: S. aureus and S. epidermidis and two gram negative: Escherichia coli and Pseudomonas aeruginosa strains. Ultrasmall AuNPs with core diameters of 0.8 and 1.4 nm and a triphenylphosphine-monosulfonate shell (Au0.8MS and Au1.4MS) both have minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration of 25 x 10(-6)m Au]. Disc agar diffusion test demonstrates greater bactericidal activity of the Au0.8MS nanoparticles over Au1.4MS. In contrast, thiol-stabilized AuNPs with a diameter of 1.9 nm (AuroVist) cause no significant toxicity in any of the bacterial strains. Ultrasmall AuNPs cause a near 5 log bacterial growth reduction in the first 5 h of exposure, and incomplete recovery after 21 h. Bacteria show marked membrane blebbing and lysis in biofilm-associated bacteria treated with ultrasmall AuNP. Importantly, a twofold MIC dosage of Au0.8MS and Au1.4MS each cause around 80%-90% reduction in the viability of Staphylococci enveloped in biofilms. Altogether, this study demonstrates potential therapeutic activity of ultrasmall AuNPs as an effective treatment option against staphylococcal infections.

Successful treatment of biofilm infections using shock waves combined with antibiotic therapy

Many bacteria secrete a highly hydrated framework of extracellular polymer matrix on suitable substrates and embed within the matrix to form a biofilm. Bacterial biofilms are observed on many medical devices, endocarditis, periodontitis and lung infections in cystic fibrosis patients. Bacteria in biofilm are protected from antibiotics and >1,000 times of the minimum inhibitory concentration may be required to treat biofilm infections. Here, we demonstrated that shock waves could be used to remove Salmonella, Pseudomonas and Staphylococcus biofilms in urinary catheters. The studies were extended to a Pseudomonas chronic pneumonia lung infection and Staphylococcus skin suture infection model in mice. The biofilm infections in mice, treated with shock waves became susceptible to antibiotics, unlike untreated biofilms. Mice exposed to shock waves responded to ciprofloxacin treatment, while ciprofloxacin alone was ineffective in treating the infection. These results demonstrate for the first time that, shock waves, combined with antibiotic treatment can be used to treat biofilm infection on medical devices as well as in situ infections.

Control biológico de tizón temprano (Alternaria solani) en tomate con bacterias epifitas

En el presente trabajo se estudió el control biológico del Tizón Temprano, causado por Alternaria solani en el cultivo de Tomate. Dicho estudio consistió en dos fases: Fase de in vitro, en la cual se determinaron las características bioquímicas y el comportamiento antagonista de las bacterias aisladas del filoplano de la hoja de tomate contra Alternaria solani . En la fase de invernadero in vivo, se estudió el comportamiento de las bacterias escogidas por su conducta antagonista in vitro y no antagonistas en el cultivo de tomate con dos Variedades Dina y Hayslib, tomando dos momentos de aplicación: a) simultáneamente hongo y bacteria, b) aplicación de las bacterias 24 horas antes de la inoculación artificial del hongo. Para el estudio in vitre se tomaron 50 cepas bacteriales, de las cuales cuatro se comportaron antagonistas y 46 no antagonistas; las cuatro cepas antagonistas inhibieron el crecimiento del patógeno. En relación a las 46 cepas se tomó una al azar para la prueba in vivo y las restantes se apartaron. De las 50 cepas, el 30% resultó con Pseudomonas• fluorescentes (15 cepas bacteriales) y el 70% no fluorescentes (35 cepas bacteriales). Para la prueba in vivo en el cultivo de tomate, se utilizaron las cuatro cepas antagonistas y la cepa bacterial no antagonista escogida al azar. En el cultivo de tomate disminuyó la incidencia de la enfermedad en las cuatro cepas bacteriales antagonistas y a la vez observamos disminución en la incidencia de la enfermedad en la cepa de característica no antagonistas.

Utilización de la solución hipertónica (agua de mar) en el tratamiento de la mastitis bovina en la Finca "Guadalupana" del municipio de Nagarote, departamento de León

El presente estudio se realizó con el objetivo de evaluar el efecto de la utilización de la solución hipertónica (agua de mar) en el tratamiento de la mastitis bovina en la finca “Guadalupana”, antes ”San Clemente” del Municipio de Nagarote, departamento de León, ubicada en las coordenadas siguientes: 12°14 ́37.89 ́ ́ N y 87°39 ́16.45 ́ W, con un a elevación sobre el nivel del mar de 68m. Fueron utilizados 18 animales en un diseño completamente al azar (D.C.A) distribuido aleatoriamente en tres tratamientos. Tratamiento I: agua de mar 5ml;Tratamiento II: Tratamiento testigo: DI-ERITROMAST M.A; Tratamiento III: agua de mar 10ml. Se encontró una prevalencia de mastitis en el hato del 72%, de ésta un 38% correspondió a mastitis subclínica, un 34% a mastitis clínica y un 28% de las vacas resultaron negativas; el cuarto más afectado fue el a nterior derecho (AD) con el 100% de reacción positiva. Según el examen bacteriológico realizado a las muestras enviadas al laboratorio, los microorganismos causantes de la mastitis en la finca, fueron: Streptococcus uberis, Streptococcus agalactiae y Pseudomonas. Los tratamientos I y III presentaron los mejores resultados en el control de la mastitis bovina, donde el tratamiento I(agua de mar 5ml) alcanzó su efectividad a los 14 días con un 100% y, el tratamiento III (agua de mar 10ml) alcanzó su efectividad a los 21 días con un 100 %. En tanto, para el tratamiento II no se observó efectividad en el transcurrir de las 8 semanas analizadas.

Estudio epidemiológico y etiológico de la bacteriosis de la pitahaya (Hylocereus undatus, Britt y Rose), Smith, y su efecto sobre cinco variedades del cultivo

En la finca "Quinto Patio" ubicada en la comarca Guanacaste del municipio de Diriomo, Dpto de Granada, se realizó colecta de malezas, insectos y material enfermo de Pitahaya. Los materiales colectados fueron analizados en el laboratorio de Microbiología e invernadero de la Escuela de Sanidad Vegetal de la Universidad Agraria (UNA), ubicada en el km 12-1/2 carretera Norte, Managua, Nicaragua. El propósito del estudio fue determinar el agente causal de la enfermedad denominada Pudrición de la Pitahaya y de sus diseminadores, por medio de pruebas bioquímicas a bacterias aisladas de esquejes de Pitahaya infectados así como a insectos y malezas encontrados en este cultivo. Los esquejes de Pitahaya colectados presentaron síntomas que catalogamos como sistémicos y localizados. Sistémicos por encontrarse manchas amarillas acuosas en todo el esqueje; localizados por encontrarse manchas oscuras ubicadas en un mismo punto. En los esquejes de Pitahaya infectados se encontró la bacteria Erwinia carotovora,, sbspp carotovora, Smith, que también fué aislada de insectos colectados. En las malezas no se encontró Erwinia, pero sí se encontró la bacteria del género Pseudomonas. Se inocularon 50 plantas de 5 variedades (Lisa, Orejona, Cebra, Rosa, Chocoya) con las bacterias aisladas de los síntomas sistémicos y localizados, para observar la reacción de cada variedad ante la bacteria Erwinia carotovora, sbspp carotovora, Smith. Los síntomas que se encontraron en las plantas inoculadas fueron manchas oscuras y amarillas claras. Las variedades que presentaron menor reacción a la bacteria Erwinia carotovora, Srnith, fueron la Chocoya y la Cebra. Las variedades Rosa, Orejona y Lisa resultaron susceptibles a la inoculación. Seguidamente se procedió al reaislamiento de los síntomas presentados en cada una de las variedades inoculadas, encontrándose que eran causados por Erwinia carotovora. Se realizaron pruebas de patogenicidad a plantas de tabaco y tomate inoculándolas con la bacteria Erwinia carotovora, Smith. Las plantas mostraron amarillamiento. De estos sintomas se aisló la misma bacteria. En las zonas de Carazo y Masaya se realizaron encuestas a viveristas. El objetivo de éstas fué determinar el tipo de prácticas que éllos realizan a las plantas de Pitahaya para evitar o controlar el ataque de la bacteriosis y a la vez conocer la reacción de cada una de las variedades ante la bacteria Erwinia carotovora. Smith.

Determinación de la calidad fitosanitaria de la semilla de frijol común en Nicaragua y alternativas de manejo del grano

En Nicaragua el género Phaseolus, representa una fuente importante de nutrientes que la población incluye en su dieta diaria, además provee ingresos a los productores con los que subsanan una parte de sus necesidades, El 95% de la producción de frijol en el país descansa en pequeños y medianos productores que enfrentan problemas como: Falta de asistencia técnica, poca o ninguna disponibilidad de créditos, poseen terrenos no adecuados para este cultivo y el uso constante de semillas remanentes de un ciclo a otro; Esto ha incidido de forma directa en la disminución de los rendimientos y en el aumento de los niveles de inoculo en la semilla. Son muchas las enfermedades que atacan a esta leguminosa y algunas de estas llegan a infestar y/o infectar la semilla logrando así un eficiente mecanismo de dispersión. Con el objetivo de conocer sobre la calidad fitosanitaria de la semilla utilizada por los productores, evaluar algunas técnicas para la preservación de la misma, determinar el nivel de conocimiento de los productores con respecto a las enfermedades y discernir sobre la efectividad de las técnicas de almacenamiento de la semilla utilizadas por los productores, se realizó este trabajo involucrando 75 productores del país, logrando recolectar de sus manos un total de 15 variedades las que corresponden a los nombres de: DOR-364, RAB-310, Honduras-46, Estelí-150, Estelí-90A, Estelí-B, Negro, Blanco, Chiricano, Rojo criollo, DICTA-114, Balin tíco, Revolución-84 y dos variedades del Centro Nacional de Investigación Agropecuaria (CNIA), DOR-805 y DOR-576. El trabajo se dividió en dos fases: una de campo que consistió en la colecta de datos y muestras de semillas en las zonas de estudio en el mes de Marzo y una de laboratorio en la que se determinaron los diferentes tipos de microorganismos presente en las semillas a través de Observación de síntomas, pruebas de laboratorio y identificación de los microorganismos. Se hizo una prueba de almacenaje mediante el uso de botes plásticos con tapadera, los tratamientos utilizados para la preservación fueron• Cal, Ceniza y Ceniza+Cal en dosis de 80gr de producto por libra de semilla, más o menos 25 libras por quintal de grano y un testigo. Los resultados de las encuestas demuestran que los productores reconocen las enfem1edades como tales, pero no pueden diferenciarlas en su totalidad como causadas por hongos, bacterias o virus. Se identificaron los siguientes patógenos: Rhizoctonia sotaní, Thanatephoms cucumeris, Collectotrichum lindemuthianum, Fusarium solani, Fusarium poae, Fusarium tricinctum, l-i1sarium oxyspomm, Penicillium .;pp, Aspergillus ochraceus, Aspergillus ustus, Aspergillus glaucus (Emericella nidulans)(Eim>tium link), Aspergiilus niger, Aspergillus parasitim Aspergillus candidus, Aspergillus terreus, Rhizopus oryzae, Rhizopus stolonifer, Xanthomona;• campestris pv phaseoli, Pseudomonas spp, el virus del mosaico común no se detectó en este trabajo. Los mejores resultados se observaron en los tratamientos de cal y cal+ceniza, siendo cal+ceniza quién presentó alta significancia en la disminución de la infección por hongos, gorgojos (Bruchidae) y bacterias, pudiendo disminuir hasta un 57% las infecciones de hongos, un 68% de las infecciones por bacterias a nivel superficial y un l 00% la población de gorgojos, con respecto a las presentadas por el testigo de laboratorio. El tratamiento de cal+ceniza es más barato, eficaz y menos peligroso que el uso de cualquier químico.

New tools for self-organised pattern formation

Position-dependent gene expression is a critical aspect of the development and behaviour of multicellular organisms. It requires a complex series of interactions to occur between different cell types in addition to intracellular signalling cascades. We used Escherichia coli to study the properties of an artificial signalling system at the interface between two expanding cell populations. We genetically engineered one population to produce a diffusible acyl-homoserine lactone (AHL) signal, and another population to respond to it. Our experiments demonstrate how such a signal can be used to reproducibly generate simple visible patterns with high accuracy in swimming agar. The producing and responding cassettes of two such signalling systems can be linked to produce a symmetric interface for bidirectional communication that can be used to visualise molecular logic. Intracellular feedback between these two cassettes would then create a framework for self-organised patterning of higher complexity. Adapting the experiments of Basu et al. (Basu et al., 2005) using cell motility, rather than a differential response to AHL concentrations as a way to define zones of response, we noted how the interaction of sender and receiver cell populations on a swimming plate could lead to complex pattern formation. Equipping highly motile strains such as E. coli MC1000 with AHL-mediated auto-inducing systems based on Vibrio fischeri luxI/luxR and Pseudomonas aeruginosa lasI/lasR cassettes would allow the amplification of a response to an AHL signal and its propagation. We designed and synthesised codon-optimised auto-inducing luxI/R and lasI/R cassettes as optimal gene expression is crucial for the generation of robust patterns. We still have to complete and test the entire genetic circuitry, although by modelling the system we were able to demonstrate its feasibility. © 2007 The Institution of Engineering and Technology.

Calidad fitosanitaria y presencia de aflatoxinas en granos de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench), en almacen y campo, 2005

Entre las problemáticas de la producción de sorgo en Nicaragua está el deficiente manejo postcosecha del grano, como consecuencia es afectado por diferentes plagas que dañan su calidad (insectos, hongos y bacterias). Algunos hongos que afectan el grano en campo y almacén son productores de diferentes micotoxinas, causando micotoxicosis (intoxicaciones), mortales para la salud humana y animal. El estudio se realizó con el objetivo de conocer la calidad fitosanitaria y presencia de niveles de aflatoxinas en granos almacenados. Se recolectaron muestras a nivel de empresas e industrias almacenadoras y a nivel de campo. A cada una de las muestras se le realizó análisis organoléptico (olor, temperatura, apariencia); físico (impurezas), entomológico, patológico (hongos y bacterias) y análisis de aflatoxinas por medio del método de minicolumna. Las plagas primarias encontradas en los granos de almacén fueron los géneros: Rhizopertha dominica ( F. ), Sitophillus oryzae ( L. ), las plagas secundarias son: Tribolium castaneum (Herbst), Orizaephillus surinamensis ( L. ), Cryptolestes sp , además se encontraron insectos depredadores como Orius sp. y parasitoides de la familia Bethylidae y Pteromalidae. A nivel de campo el insecto que se encontró con mayor número fue el telarañero del sorgo ( Celama sp). Los géneros de hongos Fusarium spp, Helminthosporium sp. y la bacteria Pseudomonas syringae ocasionaron los más altos porcentajes de infección en granos de almacén y campo. Se identificaron siete especies de Aspergillus, de las cuales las especies A. flavus Link y A. parasiticus Speare se asocian a la presencia de aflatoxinas; sin embargo, este análisis de aflatoxinas resultó por debajo de 20 partes por billón (ppb).

Structural Basis for Feed-Forward Transcriptional Regulation of Membrane Lipid Homeostasis in Staphylococcus aureus

11 p.

Inability of Escherichia coli to Resuscitate from the Viable but Nonculturable State

Poster presentado 10th Symposium on Aquatic Microbial Ecology (SAME10) september 2-7 2007, Faro