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Abstrakt

Vitamin-Paraaminobenzoesäure (PABA) kontrolliert die Bildung von Stickstoffmonoxid (NO) in vitro und seine biologischen Funktionen in Bakterienzellen

Svetlana V Vasilieva 1 * , Maria S Petrishcheva 1 , Elizaveta I Gusarova1 und Andreyan N Osipov2,3

Stickstoffmonoxid (NO) dient je nach Dosis entweder als universelles Signalmolekül oder als extrem toxischer Wirkstoff. Bislang gibt es nur eine sehr begrenzte Anzahl natürlicher Verbindungen, die als wirksame Regulatoren der NO-Signalisierung und der toxischen Potenzen fungieren. NO wirkt zusammen mit H2S, um Zellreaktionen zu koordinieren; wie genau diese Interaktion zustande kommt, ist jedoch nicht bekannt. Beide Wirkstoffe wirken sich auf die Ansammlung beider reaktiver chemischer Spezies, ROS und RNS, aus und können andere reaktive Spezies hervorrufen. Para-Aminobenzoesäure (PABA) ist ein essentieller Metabolit für bestimmte Organismen. PABA, einst als Vitamin betrachtet, fungiert als wirksamer Inhibitor induzierbarer SOS-DNA-Reparaturprozesse in E. coli. In der vorliegenden Studie konzentrieren wir uns auf die genetischen und physiologischen Beweise für die Interferenz von NO-Donoren und PABA in Bakterienzellen mit der Expression von DNA-Reparaturgenen und der Bildung von Biofilmen, abhängig von der Rate der NO-Donierung in vitro und der intrazellulären ROS/RNS-Ansammlung in den Zellen. Die kristallinen Dinitrosyleisenkomplexe (NO-29 und NO-33) mit Thioharnstoff als Liganden und 3 kristalline Tetranitrosyleisenkomplexe mit Thiosulfat (TNICthio) – und mit schwefelhaltigen aliphatischen Liganden – Cysteamin und Penicillamin wurden zuerst als NO-Donoren in reinen Lösungen und in Kombination mit PABA untersucht. In E. coli-Zellen mit der kombinierten Wirkung von PABA (0,01-5 mM) mit Stickoxid-Donoren beobachteten wir eine Hemmung der NO-Signalstärke im SOS- (sfiA-Gen) und im SoxRS- (soxS-Gen) DNA-Reparaturweg um das bis zu 3,5-Fache, abhängig von der PABA-Dosis. PABA in einer Dosis von 0,5 mM bot 24 % Schutz vor der durch TNICthio induzierten Biofilmbildung. Mithilfe des Tests der antioxidativen Kapazität konnten wir in den Proben von E. coli-Zellen mit PABA und NO-Donor-TNICthio eine vielfache Abnahme der ROS/RNS-Produktion beobachten.