Comparative Evaluation of Effectiveness of Biocatalytic Synthesis and Antibacterial Activity of Known Antibiotics and “Chimeric” Cephalosporin Compounds

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The processes of biocatalytic synthesis of cefamandole and cefazoline, as well as four “chimeric” cephalosporins carrying functional groups of these antibiotics in the C3 or C7 position of β-lactam, were carried out using immobilized cephalosporin-acid synthetase under mild standard conditions. A higher efficiency of biocatalytic acylation of β-lactams with a 1(H)-tetrazolylacetic acid residue compared to acylation with almond acid residue was demonstrated. The chemical structure of the obtained compounds was confirmed using the HPLC–MS method. The possibility of using directly reaction mixtures for evaluating the antibacterial activity of synthesized compounds without isolating the target products was demonstrated. The activity of the obtained cephalosporins against twelve microorganisms belonging to the genera Enterococcus, Acinetobacter, Serratia, Pseudomonas, Staphylococcus and Escherichia was evaluated by diffusion into agar. The activity of synthesized “chimeric” cephalosporins against four microorganisms was found: Escherichia coli VKPM B-6695, Staphylococcus aureus VKPM B-6646, Staphylococcus aureus VKPM B-8171 and Staphylococcus epidermidis VKPM B-12635.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. V. Sklyarenko

National Research Center “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: ingagrosh@mail.ru
Russian Federation, Moscow

I. А. Groshkova

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ingagrosh@mail.ru
Russian Federation, Moscow

N. A. Gorbunov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ingagrosh@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Vasiliev

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ingagrosh@mail.ru
Russian Federation, Moscow

A. V. Kamaev

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ingagrosh@mail.ru
Russian Federation, Moscow

S. V. Yarotsky

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: ingagrosh@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Verma T., Aggarwal A., Singh S., Sharma S., Sarma S.J. // J. Mol. Struct. 2022. V. 1248. P. 1‒13. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.131380
  2. Аркуша А.А. // Скиф. 2018. T.12. № 28. C. 7–19.
  3. Сидоренко С.В., Тишков В. И. // Успехи биологической химии. 2004. T. 44. C. 263‒306.
  4. Rodriguez-Herrera R., Puc L.E.C., Sobrevilla J.M.V., Luque D., Cardona-Felix C.S., Aguilar-Conzalez C.N. et al. // In: Enzymes in Food Biotechnology – Production, Applications, and Future Prospects. / Ed. M. Kuddus. Acad. Press. 2018. V. 36. P. 627‒643. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-813280-7.00036-0
  5. Theuretzbacher U. // Curr. Opin. Pharmacol. 2011. V. 11. № 5. P. 433‒438. https://doi.org/10.1016/j.coph.2011.07.008
  6. Gaurav K., Karmakar S., Kundu S., Кundu K. // In: Antibiotic Resistant Bacteria – A Continuous Challenge in the New Millennium. / Ed. Dr. Marina Pana. InTech. 2012. P. 487‒502. https://doi.org/10.5772/29658
  7. Kurochkina V.B., Satarova D.E., Nys P.S. Moscow University Chemistry Bulletin. Biocatalysis. 2000. V. 41. № 6. Р. 139‒143.
  8. Курочкина В.Б., Ныс П.С. // Антибиотики и химиотерапия. 2002. № 2. С. 29‒37.
  9. Sklyarenko A.V., Groshkova I.A., Gorbunov N.A., Yarotsky S.V. // Appl. Biochem. Microbiol. 2023. T. 57. № 7. C. 1027‒1038. https://doi.org/10.1134/S0003683823070062
  10. Arroyo M., De la Mata I., García J.-L., Barredo J.-L. // Biotechnology of Microbial Enzymes. 2017. V. 17. P. 451‒473. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-803725-6.00017-0
  11. Sklyarenko A.V., Eldarov M.A., Kurochkina V.B., Yarotsky S.V. // Appl. Biochem. Microbiol. 2015. V. 51. № 6. P. 627‒640. https://doi.org/10.1134/S0003683815060150
  12. Эльдаров М.А., Скляренко А.В., Думина М.В., Медведева Н.В., Жгун А.А., Сатарова Д.Э. и др. // Биомедицинская химия. 2015. T. 61. № 5. C. 646‒651. https://doi.org/10.18097/PBMC20156105646
  13. Sklyarenko A.V., Groshkova I.A., Sidorenko A.I., Yarotsky S.V. // Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56. № 5. P. 526‒537. https://doi.org/10.1134/S0003683820050130
  14. Sklyarenko A.V., Groshkova I.A., Krestyanova I.N., Yarotsky S.V. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. № 3. P. 251‒260. https://doi.org/10.1134/S0003683822030127
  15. Sklyarenko A.V., Groshkova I.A., Gorbunov N.A., Yarotsky S.V. Appl. Biochem. Microbiol. 2023. T. 59. № 8. C. 1086‒1101. https://doi.org/10.1134/S0003683823080094
  16. Wang Lu, Sklyarenko A.V., Duanhua Li, Sidorenko A.I., Zhao C., Jinjun Li et al. // Bioprocess Biosyst. Eng. 2018. V. 41. № 12. P. 1851‒1867. https://doi.org/10.1007/s00449-018-2007-z
  17. Deaguero A.L., Blum J.K., Bommarius A.S. // In: Encyclopedia of Industrial Biotechnology: Bioprocess, Bioseparation, and Cell Technology. / Ed. M. C. Flickinger. John Wiley & Sons, 2012. P. 535‒567. https://doi.org/10.1002/9780470054581.eib640
  18. Кулешова С.И. // Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. 2015. (3). C. 13‒17.
  19. Kurochkina V.B., Sklyarenko A.V. // In: Biotechnology: State of the Art and Prospects for Development / Ed. G.E. Zaikov. Nova Science Publishers, 2008. V. 20. P. 175‒204.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of kinetically controlled synthesis of cephalosporins.

Download (14KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Accumulation curves of cephalosporins during synthesis using the IECASA biocatalyst: 1 – CFM (7-TMCA_МА), 2 – S-p CFM (7-ACA_МА), 3 – Chimera (TDA_МА), 4 – CEZ (TDA_TzAA), 5 – Sp-CEZ (7-ACA_TzAA), 6 – Chimera (7-TMCA_TzAA). The formulas of cephalosporins are given in Table 2.

Download (18KB)
Indexing metadata
4. Table 1.1

Download (891B)
Indexing metadata
5. Table 1.2

Download (269B)
Indexing metadata
6. Table 1.3

Download (375B)
Indexing metadata
7. Table 1.4

Download (261B)
Indexing metadata
8. Table 1.5

Download (219B)
Indexing metadata
9. Table 1.6

Download (267B)
Indexing metadata
10. Table 1.7

Download (356B)
Indexing metadata
11. Table 1.8

Download (299B)
Indexing metadata
12. Table 1.9

Download (360B)
Indexing metadata
13. Table 1.10

Download (286B)
Indexing metadata
14. Table 1.11

Download (216B)
Indexing metadata
15. Table 1.12

Download (300B)
Indexing metadata
16. Table 1.13

Download (358B)
Indexing metadata
17. Table 2.1

Download (836B)
Indexing metadata
18. Table 2.2

Download (701B)
Indexing metadata
19. Table 2.3

Download (754B)
Indexing metadata
20. Table 2.4

Download (790B)
Indexing metadata
21. Table 2.5

Download (786B)
Indexing metadata
22. Table 2.6

Download (894B)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».