Dual Action of BPC194: A Membrane Active Peptide Killing Bacterial Cells

Membrane active peptides can perturb the lipid bilayer in several ways, such as poration and fusion of the target cell membrane, and thereby efficiently kill bacterial cells. We probe here the mechanistic basis of membrane poration and fusion caused by membrane-active, antimicrobial peptides. We show that the cyclic antimicrobial peptide, BPC194, inhibits growth of Gram-negative bacteria and ruptures the outer and inner membrane at the onset of killing, suggesting that not just poration is taking place at the cell envelope. To simplify the system and to better understand the mechanism of action, we performed Förster resonance energy transfer and cryogenic transmission electron microscopy studies in model membranes and show that the BPC194 causes fusion of vesicles. The fusogenic action is accompanied by leakage as probed by dual-color fluorescence burst analysis at a single liposome level. Atomistic molecular dynamics simulations reveal how the peptides are able to simultaneously perturb the membrane towards porated and fused states. We show that the cyclic antimicrobial peptides trigger both fusion and pore formation and that such large membrane perturbations have a similar mechanistic basis

Derivatives of the Antimicrobial Peptide BP100 for Expression in Plant Systems

Production of antimicrobial peptides in plants constitutes an approach for obtaining them in high amounts. However, their heterologous expression in a practical and efficient manner demands some structural requirements such as a minimum size, the incorporation of retention signals to assure their accumulation in specific tissues, and the presence of protease cleavage amino acids and of target sequences to facilitate peptide detection. Since any sequence modification may influence the biological activity, peptides that will be obtained from the expression must be screened prior to the synthesis of the genes for plant transformation. We report herein a strategy for the modification of the antimicrobial undecapeptide BP100 that allowed the identification of analogues that can be expressed in plants and exhibit optimum biological properties. We prepared 40 analogues obtained by incorporating repeated units of the antimicrobial undecapeptide, fragments of natural peptides, one or two AGPA hinges, a Gly or Ser residue at the N-terminus, and a KDEL fragment and/or the epitope tag54 at the C-terminus. Their antimicrobial, hemolytic and phytotoxic activities, and protease susceptibility were evaluated. Best sequences contained a magainin fragment linked to the antimicrobial undecapeptide through an AGPA hinge. Moreover, since the presence of a KDEL unit or of tag54 did not influence significantly the biological activity, these moieties can be introduced when designing compounds to be retained in the endoplasmic reticulum and detected using a complementary epitope. These findings may contribute to the design of peptides to be expressed in plants

Tratamiento farmacológico de la osteomielitis

La osteomielitis será una de las afecciones, que mas complicaciones nos dará en la práctica podológica, tanto como complicación quirúrgica, como en el tratamiento del pie diabético. En este artículo, intento hacer un repaso del concepto, clasificación y etiología de la osteomielitis, así como una explicación del tratamiento, sobre todo farmacológico indicado para cada tipo de osteítis, citando y explicando los antibióticos más efectivos para cada momento, dependiendo del germen y de su localización.

Profilaxis antibiótica en cirugía podológica

Se describe la valoración de riesgo de infección de un paciente ante una cirugía podológica con el fin de instaurar una profilaxis antibiótica o no, así mismo se exponen los principios para su uso, así como los criterios de selección y evaluación de la misma. Por último se realiza una propuesta de antibióticos que se emplea en el servicio de cirugía de las enseñanzas de Podología de la Universidad de Barcelona de acuerdo con el tipo de cirugía existente.

A bioinspired peptide scaffold with high antibiotic activity and low in vivo toxicity

Bacterial resistance to almost all available antibiotics is an important public health issue. A major goal in antimicrobial drug discovery is the generation of new chemicals capable of killing pathogens with high selectivity, particularly multi-drug-resistant ones. Here we report the design, preparation and activity of new compounds based on a tunable, chemically accessible and upscalable lipopeptide scaffold amenable to suitable hit-to-lead development. Such compounds could become therapeutic candidates and future antibiotics available on the market. The compounds are cyclic, contain two D-amino acids for in vivo stability and their structures are reminiscent of other cyclic disulfide-containing peptides available on the market. The optimized compounds prove to be highly active against clinically relevant Gram-negative and Gram-positive bacteria. In vitro and in vivo tests show the low toxicity of the compounds. Their antimicrobial activity against resistant and multidrug-resistant bacteria is at the membrane level, although other targets may also be involved depending on the bacterial strain.

A bioinspired peptide scaffold with high antibiotic activity and low in vivo toxicity

Bacterial resistance to almost all available antibiotics is an important public health issue. A major goal in antimicrobial drug discovery is the generation of new chemicals capable of killing pathogens with high selectivity, particularly multi-drug-resistant ones. Here we report the design, preparation and activity of new compounds based on a tunable, chemically accessible and upscalable lipopeptide scaffold amenable to suitable hit-to-lead development. Such compounds could become therapeutic candidates and future antibiotics available on the market. The compounds are cyclic, contain two D-amino acids for in vivo stability and their structures are reminiscent of other cyclic disulfide-containing peptides available on the market. The optimized compounds prove to be highly active against clinically relevant Gram-negative and Gram-positive bacteria. In vitro and in vivo tests show the low toxicity of the compounds. Their antimicrobial activity against resistant and multidrug-resistant bacteria is at the membrane level, although other targets may also be involved depending on the bacterial strain.

A bioinspired peptide scaffold with high antibiotic activity and low in vivo toxicity

Bacterial resistance to almost all available antibiotics is an important public health issue. A major goal in antimicrobial drug discovery is the generation of new chemicals capable of killing pathogens with high selectivity, particularly multi-drug-resistant ones. Here we report the design, preparation and activity of new compounds based on a tunable, chemically accessible and upscalable lipopeptide scaffold amenable to suitable hit-to-lead development. Such compounds could become therapeutic candidates and future antibiotics available on the market. The compounds are cyclic, contain two D-amino acids for in vivo stability and their structures are reminiscent of other cyclic disulfide-containing peptides available on the market. The optimized compounds prove to be highly active against clinically relevant Gram-negative and Gram-positive bacteria. In vitro and in vivo tests show the low toxicity of the compounds. Their antimicrobial activity against resistant and multidrug-resistant bacteria is at the membrane level, although other targets may also be involved depending on the bacterial strain.

A bioinspired peptide scaffold with high antibiotic activity and low in vivo toxicity

Bacterial resistance to almost all available antibiotics is an important public health issue. A major goal in antimicrobial drug discovery is the generation of new chemicals capable of killing pathogens with high selectivity, particularly multi-drug-resistant ones. Here we report the design, preparation and activity of new compounds based on a tunable, chemically accessible and upscalable lipopeptide scaffold amenable to suitable hit-to-lead development. Such compounds could become therapeutic candidates and future antibiotics available on the market. The compounds are cyclic, contain two D-amino acids for in vivo stability and their structures are reminiscent of other cyclic disulfide-containing peptides available on the market. The optimized compounds prove to be highly active against clinically relevant Gram-negative and Gram-positive bacteria. In vitro and in vivo tests show the low toxicity of the compounds. Their antimicrobial activity against resistant and multidrug-resistant bacteria is at the membrane level, although other targets may also be involved depending on the bacterial strain.

A bioinspired peptide scaffold with high antibiotic activity and low in vivo toxicity

Bacterial resistance to almost all available antibiotics is an important public health issue. A major goal in antimicrobial drug discovery is the generation of new chemicals capable of killing pathogens with high selectivity, particularly multi-drug-resistant ones. Here we report the design, preparation and activity of new compounds based on a tunable, chemically accessible and upscalable lipopeptide scaffold amenable to suitable hit-to-lead development. Such compounds could become therapeutic candidates and future antibiotics available on the market. The compounds are cyclic, contain two D-amino acids for in vivo stability and their structures are reminiscent of other cyclic disulfide-containing peptides available on the market. The optimized compounds prove to be highly active against clinically relevant Gram-negative and Gram-positive bacteria. In vitro and in vivo tests show the low toxicity of the compounds. Their antimicrobial activity against resistant and multidrug-resistant bacteria is at the membrane level, although other targets may also be involved depending on the bacterial strain.

Anàlisi polifàsica de soques de "Pseudomonas fluorescens" potencials agents de biocontrol de malalties de fruiters

Molts bacteris del grup fluorescent del gènere Pseudomonas són capaços de controlar malalties de les plantes causades per fongs i bacteris fitopatògens (ACBs) o mostren activitat com a bacteris promotors del creixement de les plantes (BPCPs). S'han descrit diversos metabòlits que intervenen de manera important en la seva activitat com a ACBs i BPCPs entre els quals en destaquen el 2,4-diacetilfloroglucinol (Phl), àcid fenazin-1-carboxílic (PCA), Pirrolnitrina (Prn), àcid cianhídric (HCN), àcid 3-indolacètic (IAA), sideròfors i quitinases. L'objectiu principal del nostre treball ha estat la comparació de les característiques d'un grup de Pseudomonas del grup fluorescent utilitzant una aproximació polifàsica amb la finalitat d'establir possibles relacions entre algunes de les característiques i la capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Atesa la importància en el biocontrol de la producció de metabòlits com Phl, PCA i Prn, l'objectiu preliminar ha estat la recerca i obtenció de soques productores d'aquests metabòlits. Per assolir aquest objectiu s'ha emprat una aproximació molecular basada en la detecció dels gens biosintètics implicats en la seva producció en lloc de la detecció directa dels metabòlits per evitar els efectes que poden tenir les condicions de cultiu en la inducció o repressió de la seva síntesi. S'han realitzat diferents protocols basats (i) en la cerca assistida de productors mitjançant l'ús de marcadors fenotípics i posterior confirmació per PCR i, (ii) en l'ús de la PCR per a la detecció dels gens directament dels extractes bacterians, d'enriquiments d'aquests extractes i la realització de la hibridació en colònies per al posterior aïllament. La cerca assistida de productors de Phl mitjançant marcadors fenotípics i posteriorment la utilització de tècniques moleculars (amplificació per PCR del gen phlD), ha estat el millor mètode en el tipus de mostres processades en el nostre treball, on la proporció de productors és relativament baixa. En total s'han aïllat a partir de diversos ambients 4 soques portadores dels gens de la síntesi de PCA, 15 de Phl i 1 de Prn. S'ha constituït una col·lecció de 72 soques de Pseudomonas del grup fluorescent que inclou 18 aïllats propis portadors dels gens biosintètics necessaris per la producció de Phl PCA i Prn; 6 soques de referència procedents de col·leccions de cultius tipus, 14 soques productores dels diferents antibiòtics cedides per altres investigadors i una selecció de 34 soques procedents d'un treball previ realitzat en el nostre grup de recerca. A la col·lecció s'hi troben soques candidates a ACB i BPCP de diverses malalties i plantes. Les 72 soques s'han caracteritzat fenotípica i genotípicament. La caracterització fenotípica s'ha portat a terme mitjançant la identificació a nivell d'espècie amb galeries API 20NE i proves bioquímiques específiques; la producció de metabòlits com PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, quitinases i sideròfors mitjançant l'ús de diferents tècniques; antagonisme in vitro en diversos medis enfront dos fongs (Stemphylium vesicarium i Penicillium expansum) i tres bacteris fitopatògens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae i Xanthomonas arboricola pv. juglandis); l'eficàcia de la inhibició de la infecció en bioassaigs in vivo sobre material vegetal enfront els fongs P. expansum en poma i S. vesicarium en fulles de perera i enfront el bacteri E. amylovora en fruits immadurs de perera i, finalment, en assaigs de promoció de creixement en dos portaempelts comercials de Prunus. Cal destacar que P. expansum causa la podridura blava en pomes i peres en postcollita, S. vesicarium la taca bruna de la perera i E. amylovora el foc bacterià de les rosàcies. El nombre de soques de Pseudomonas, sobre el total de les 72 estudiades, productores d'IAA (4) i quitinases (6) és baix, mentre que és elevat en el cas del HCN (32), que a més està associat a la producció de Phl. Els resultats obtinguts en l'antagonisme in vitro han mostrat en el cas dels bacteris que és dependent del patogen indicador i del medi de cultiu. La presència o absència de ferro no sembla ser un factor que potencií l'antagonisme. En el cas dels fongs no s'ha observat però, influència del medi de cultiu emprat. En el total de 72 soques s'ha observat un percentatge baix de soques que manifesten antagonisme en tots els medis assajats vers 3 o 4 dels patògens (7). Solament 2 d'aquestes 7 soques han mostrat ser també efectives en bioassaigs d'inhibició de les infeccions causades per 2 dels 3 patògens assajats. Algunes de les soques efectives en els bioassaigs no són antagonistes in vitro en cap dels medis assajats enfront el mateix patogen. En el cas de la promoció del creixement, s'han observat més soques promotores del creixement del portaempelts de prunera Marianna 2624 que no en l'híbrid de presseguer-ametller GF677 i les eficàcies assolides són també majors en el cas de Marianna 2624, detectant una elevada especificitat soca/portaempelts La caracterització genotípica s'ha realitzat mitjançant l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de restricció de DNA ribosomal (RFLP-rDNA) i l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica de DNA cromosòmic separats per electroforesi en camp polsant (MRFLP-PFGE). Ambdues anàlisis van mostrar una gran heterogeneïtat genètica entre les soques caracteritzades i no s'ha pogut relacionar les agrupacions obtingudes amb les característiques fenotípiques o capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Els patrons de macrorestricció genòmica (MRFLP-PFGE) del bacteri model P. fluorescens EPS288 són estables en el temps i independents de les condicions de cultiu assajades al laboratori o en mostres naturals, mostrant ser una tècnica eficaç en la identificació de reaïllats de mostres naturals inoculades prèviament amb el bacteri. Una selecció de soques que comparteixen el fet de produir floroglucinol s'han caracteritzat mitjançant RFLP i seqüenciació del gen phlD. S'ha establert una relació entre les agrupacions obtingudes en les anàlisis RFLP-rDNA, RFLP-phlD i les seqüències del gen. En l'anàlisi filogenètica de les seqüències del gen phlD s'ha observat un elevat grau de polimorfisme obtenint-se 3 agrupacions principals. Les agrupacions semblen relacionar-se amb els patrons de producció de metabòlits (Phl, HCN i Prn en una primera agrupació; Phl i HCN en la segona i solament Phl en la tercera), però aquestes no s'han pogut relacionar amb l'origen geogràfic de les soques o la seva activitat com a ACBs i/o BPCP. Amb les dades obtingudes de la caracterització fenotípica i genotípica s'ha realitzat una anàlisi multivariant (correspondències, correlacions d'Spearman i de freqüències amb variables categòriques). S'ha demostrat la importància de disposar d'una tècnica que permeti depurar una col·lecció de soques descartant les soques genèticament idèntiques, ja que influeixen en els resultats de les anàlisis. Pels tres patògens assajats com a indicadors i els dos portaempelts emprats, no s'ha observat cap correlació entre la inhibició de la infecció o la promoció del creixement amb les característiques fenotípiques i genotípiques de les soques que fos significatiu i consistent en les tres tècniques emprades.

Estudio de las comunidades microbianas de embutidos fermentados ligeramente acidificados mediante técnicas moleculares. Estandarización, seguridad y mejora tecnológica.

Los embutidos fermentados ligeramente acidificados son un grupo de productos tradicionales mediterráneos, caracterizados por un pH superior a 5,3. Para un control eficiente de la seguridad microbiológica de los embutidos se necesitan técnicas rápidas para la identificación y recuento de los microorganismos patógenos a estudiar. En el presente trabajo, se desarrolló una técnica para la enumeración de L. monocytogenes que combinó el método del número más probable y la identificación mediante PCR específica. Para la detección de Salmonella spp. y L. monocytogenes se desarrolló un sistema de PCR-multiplex que permitió la identificación de ambos patógenos de forma simultánea en una sola reacción. El estudio de la calidad microbiológica de los embutidos fermentados ligeramente acidificados se completó con la caracterización de las comunidades microbianas más importantes en estos productos. Se identificaron a nivel de especie los aislados de bacterias del ácido láctico (BAL), de enterococos y de cocos gram-positivos catalasa-positivos (CGC+). Posteriormente se realizó una tipificación molecular de los mismos mediante RAPD y análisis del perfil plasmídico y se estudiaron las principales características de interés higiénico-sanitario y tecnológico de las cepas. Mediante PCR se identificó Lactobacillus sakei como la especie predominante (74%), seguida por Lactobacillus curvatus (21,2%). La actividad aminoácido-descarboxilasa se asoció a la especie L. curvatus (el 66% de los aislados presentaron esta actividad). La identificación de los enterococos se realizó mediante PCR-multiplex y por secuenciación del gen sodA. Enterococcus faecium fue la especie de enterococos predominante (51,9%) seguida por Enterococcus faecalis (14,2%). Todas las cepas de E. faecalis presentaron genes asociados a factores de virulencia. E. faecalis presentó mayor resistencia a antibióticos que el resto de las especies de enterococos estudiadas. Tan sólo una cepa de E. faecium presentó el genotipo vanA (que confiere resistencia de alto nivel a la vancomicina). La identificación de los aislados de CGC+ (mediante PCR específica y amplificación de la región intergénica 16S-23S ARNr) demostró que Staphylococcus xylosus es la especie predominante en los embutidos fermentados ligeramente acidificados (80,8%). La amina biógena más común en los CGC+ fue la feniletilamina, producida por un 10,8% de aislados. Un pequeño porcentaje de aislados fueron mecA+ (4,6%), presentando además resistencia a múltiples antibióticos. El potencial enterotoxigénico de las cepas de CGC+ fue muy reducido (3,3% de los aislados), detectándose únicamente el gen entC. El estudio pormenorizado de las comunidades bacterianas de interés permitió la selección de 2 cepas de L. sakei y 2 cepas de S. xylosus con características tecnológicas e higiénico-sanitarias óptimas. Para evaluar su efectividad como cultivos iniciadores se elaboraron dos tipos de embutidos ligeramente ácidos, chorizo y fuet, inoculados con microorganismos patógenos (Salmonella spp., L. monocytogenes y S. aureus). El uso de cultivos iniciadores permitió el control de L. monocytogenes, Enterobacteriaceae y Enterococcus así como del contenido en aminas biógenas. Los recuentos de Salmonella spp. disminuyeron de forma significante durante la maduración de los embutidos, independientemente del uso de cultivos iniciadores. El uso del tratamiento de alta presión (400 MPa) en los embutidos madurados consiguió la ausencia de Salmonella spp. en los lotes tratados.

Improvement of strategies for the management of fire blight (Erwinia amylovora). Evaluation and optimization of physical and chemical control methods, and use of decision support systems

El foc bacterià és una malaltia que afecta a plantes de la família de la rosàcies, causada pel bacteri Erwinia amylovora. El seu rang d'hostes inclou arbres fruiters, com la perera, la pomera o el codonyer, i plantes ornamentals de gran interès comercial i econòmic. Actualment, la malaltia s'ha dispersat i es troba àmpliament distribuïda en totes les zones de clima temperat del món. A Espanya, on la malaltia no és endèmica, el foc bacterià es va detectar per primer cop al 1995 al nord del país (Euskadi) i posteriorment, han aparegut varis focus en altres localitzacions, que han estat convenientment eradicats. El control del foc bacterià, és molt poc efectiu en plantes afectades per la malaltia, de manera que es basa en mesures encaminades a evitar la dispersió del patogen, i la introducció de la malaltia en regions no endèmiques. En aquest treball, la termoteràpia ha estat avaluada com a mètode d'eradicació d'E. amylovora de material vegetal de propagació asimptomàtic. S'ha demostrat que la termoteràpia és un mètode viable d'eradicar E. amylovora de material de propagació. Gairebé totes les espècies i varietats de rosàcies mantingudes en condicions d'humitat sobrevivien 7 hores a 45 ºC i més de 3 hores a 50 ºC, mentre que més d'1 hora d'exposició a 50 ºC amb calor seca produïa danys en el material vegetal i reduïa la brotació. Tractaments de 60 min a 45 ºC o 30 min a 50 ºC van ser suficients per reduir la població epífita d'E. amylovora a nivells no detectables (5 x 102 ufc g-1 p.f.) en branques de perera. Els derivats dels fosfonats i el benzotiadiazol són efectius en el control del foc bacterià en perera i pomera, tant en condicions de laboratori, com d'hivernacle i camp. Els inductors de defensa de les plantes redueixen els nivells de malaltia fins al 40-60%. Els intervals de temps mínims per aconseguir el millor control de la malaltia van ser 5 dies pel fosetil-Al, i 7 dies per l'etefon i el benzotiadiazol, i les dosis òptimes pel fosetil-Al i el benzotiadiazol van ser 3.72 g HPO32- L-1 i 150 mg i.a. L-1, respectivament. Es millora l'eficàcia del fosetil-Al i del benzotiadiazol en el control del foc bacterià, quan es combinen amb els antibiòtics a la meitat de la dosi d'aquests últims. Tot i que l'estratègia de barrejar productes és més pràctica i fàcil de dur a terme a camp, que l'estratègia de combinar productes, el millor nivell de control de la malaltia s'aconsegueix amb l'estratègia de combinar productes. Es va analitzar a nivell histològic i ultrastructural l'efecte del benzotiadiazol i dels fosfonats en la interacció Erwinia amylovora-perera. Ni el benzotiadiazol, ni el fosetil-Al, ni l'etefon van induir canvis estructurals en els teixits de perera 7 dies després de la seva aplicació. No obstant, després de la inoculació d'E. amylovora es va observar en plantes tractades amb fosetil-Al i etefon una desorganització estructural cel·lular, mentre que en les plantes tractades amb benzotiadiazol aquestes alteracions tissulars van ser retardades. S'han avaluat dos models (Maryblyt, Cougarblight) en un camp a Espanya afectat per la malaltia, per determinar la precisió de les prediccions. Es van utilitzar dos models per elaborar el mapa de risc, el BRS-Powell combinat i el BIS95 modificat. Els resultats van mostrar dos zones amb elevat i baix risc de la malaltia. Maryblyt i Cougarblight són dos models de fàcil ús, tot i que la seva implementació en programes de maneig de la malaltia requereix que siguin avaluats i validats per un període de temps més llarg i en àrees on la malaltia hi estigui present.