Studying the mechanism of action of new derivatives of quinoxalin-1,4-dioxide on the model organism Mycobacterium smegmatis

Cover Page

Cite item

Abstract

According to the World Health Organization (WHO), antibiotic resistance is currently one of the most serious threats to human health, food security, and development. Tuberculosis (TB) remains one of the deadliest bacterial diseases. The primary challenge in treating tuberculosis infection is the emergence of strains with multidrug resistance (MDR) to 4-9 drugs. The emergence of bacterial strains with MDR is a consequence of patients’ insufficient adherence to treatment, interrupted therapy, improperly prescribed courses of chemotherapy, and, according to recent data, the accumulation of antibiotics in the environment, which can activate the natural drug resistance system in bacteria. The consequences of MDR to antibiotics include prolonged hospitalizations, increased medical expenses, and mortality. Therefore, the task is to develop new effective antibacterial agents with novel mechanisms to reduce the emergence of bacterial resistance. In this study, we investigated the mechanisms of action of new promising antimycobacterial derivatives of quinoxalin-1,4-dioxide on the model organism Mycobacterium smegmatis .

About the authors

Aleksey A. Vatlin

Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences; RUDN University

Author for correspondence.
Email: vatlin_alexey123@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6673-7633

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Laboratory of Microorganism Genetics

3 Gubkin St, Moscow, 119333, Russian Federation

Svetlana G. Frolova

Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences

Email: sveta.frolova.1997@bk.ru
Junior Researcher, Laboratory of Microorganism Genetics, Institute of General Genetics 3 Gubkin St, Moscow, 119333, Russian Federation

Olga B. Bekker

Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences

Email: obbekker@mail.ru
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher Laboratory of Microorganism Genetics, Institute of General Genetics 3 Gubkin St, Moscow, 119333, Russian Federation

Valeriy N. Danilenko

Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of Sciences

Email: valerid@vigg.ru
Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Laboratory of Microorganism Genetics 3 Gubkin St, Moscow, 119333, Russian Federation

References

  1. Salari N, Kanjoori AH, Hosseinian-Far A, Hasheminezhad R, Mansouri K, Mohammadi M. Global prevalence of drug-resistant tuberculosis: a systematic review and meta-analysis. Infectious Diseases of Poverty. 2023 May 25;12(1):57. http://doi.org/10.1186/s40249-023-01107-x
  2. Tiberi S, Utjesanovic N, Galvin J, Centis R, D’Ambrosio L, van den Boom M, et al. Drug resistant TB - latest developments in epidemiology, diagnostics and management. Int Journal Infection Diseases. 2022 Nov;124 Suppl 1:S20-5.
  3. Prieto Martin Gil S, Tajuelo A, López-Siles M, McConnell MJ. Subinhibitory Concentrations of Clinically-Relevant Antimicrobials Affect Resistance-Nodulation-Division Family Promoter Activity in Acinetobacter baumannii. Frontiers in Microbiology. 2021;12.
  4. Gullberg E, Cao S, Berg OG, Ilbäck C, Sandegren L, Hughes D, et al. Selection of resistant bacteria at very low antibiotic concentrations. PLoS Pathogens. 2011 Jul;7(7):e1002158.
  5. Stanton IC, Murray AK, Zhang L, Snape J, Gaze WH. Evolution of antibiotic resistance at low antibiotic concentrations including selection below the minimal selective concentration. Communication Biology. 2020 Sep 3;3(1):1-11.
  6. Frolova SG, Vatlin AA, Maslov DA, Yusuf B, Buravchenko GI, Bekker OB, et al. Novel Derivatives of Quinoxaline-2-carboxylic Acid 1,4-Dioxides as Antimycobacterial Agents: Mechanistic Studies and Therapeutic Potential. Pharmaceuticals. 2023 Nov;16(11):1565.
  7. Junnotula V, Sarkar U, Sinha S, Gates KS. Initiation of DNA strand cleavage by 1,2,4-benzotriazine 1,4-dioxide antitumor agents: mechanistic insight from studies of 3-methyl-1,2,4-benzotriazine 1,4-dioxide. Journal American Chemical Society. 2009 Jan 28;131(3):1015-24.
  8. Snapper SB, Melton RE, Mustafa S, Kieser T, Jr WRJ. Isolation and characterization of efficient plasmid transformation mutants of Mycobacterium smegmatis. Molecular Microbiology. 1990;4(11):1911-9.
  9. Buravchenko GI, Maslov DA, Alam MS, Grammatikova NE, Frolova SG, Vatlin AA, et al. Synthesis and Characterization of Novel 2-Acyl-3-trifluoromethylquinoxaline 1,4-Dioxides as Potential Antimicrobial Agents. Pharmaceuticals. 2022 Feb;15(2):155.
  10. Lázaro-Silva DN, Mattos JCPD, Castro HC, Alves GG, Amorim LMF. The Use of DNA Extraction for Molecular Biology and Biotechnology Training: A Practical and Alternative Approach. Creative Education. 2015 May 19;6(8):762-72.
  11. Parish T, Brown AC (eds.). Mycobacteria Protocols: Second Edition. In: Methods in Molecular Biology. Totowa, NJ: Humana Press; 2009. Vol. 465.
  12. Erkmen O. Practice 18 - Antibiotic sensitivity test technique. In: O Erkmen (ed.). Academic Press; Laboratory Practices in Microbiology; 2021. p. 181-186.
  13. Blokpoel MCJ, Murphy HN, O’Toole R, Wiles S, Runn ESC, Stewart GR, et al. Tetracycline-inducible gene regulation in mycobacteria. Nucleic Acids Researches. 2005 Feb 1;33(2):e22.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».