バニリンの殺虫作用のメカニズムについての洞察は、細胞表面の完全性とミトコンドリアの機能を破壊することを明らかにした

Mechanistic insights into the anticandidal action of Vanillin reveal disruption of cell surface integrity and mitochondrial functioning.

• Venkata Saibabu
• Zeeshan Fatima
• Luqman Ahmad Khan
• Saif Hameed

抄録

背景:

ヒトの真菌病原体であるCandida albicansの多剤耐性（MDR）の出現を考慮して、MDRを阻害するための新規戦略の開発が並行して進められている。天然資源由来の化合物は、その構造の多様性、費用対効果、副作用の少なさから、効率的な抗真菌薬として利用できる可能性がある。

BACKGROUND: Considering the emergence of multidrug resistance (MDR) in prevalent human fungal pathogen, Candida albicans, there is parallel spurt in development of novel strategies aimed to disrupt MDR. Compounds from natural resources could be exploited as efficient antifungal drugs owing to their structural diversity, cost effectiveness and negligible side effects.

目的:

本研究は、天然の食品香料であるバニリン（Vanillin）のカンジダ・アルビカンスに対する抗真菌作用のメカニズムを明らかにするものである。

OBJECTIVE: The present study elucidates the antifungal mechanisms of Vanillin (Van), a natural food flavoring agent against Candida albicans.

方法:

抗真菌活性は、ブロスの微希釈およびスポットアッセイにより評価した。膜および細胞壁の摂動については、PI取り込み、電子顕微鏡、細胞膜のH+放出活性、エルゴステロールおよびキチン含量の推定を用いて研究した。ミトコンドリア機能は、非発酵性炭素源での増殖、ロダミンB標識、逆行性シグナリング変異体を用いて研究した。遺伝子発現は半定量的 RT-PCR により検証した。

METHODS: Antifungal activities were assessed by broth microdilution and spot assays. Membrane and cell wall perturbations were studied by PI uptake, electron microscopy, plasma membrane H+ extrusion activity and estimation of ergosterol and chitin contents. Mitochondrial functioning was studied by growth on non-fermentable carbon sources, rhodamine B labeling and using retrograde signaling mutants. Gene expressions were validated by semi-quantitative RT-PCR.

結果:

Vanの抗真菌活性は臨床分離されたC. albicansだけでなく，非アルビカンス種のCandidaに対しても認められた。その結果，Vanは細胞表面の完全性に影響を及ぼすことが明らかになった。そのメカニズムについては，膜刺激剤SDSに対する過敏性，エルゴステロール濃度の低下，透過電子顕微鏡写真，細胞膜のH+放出活性の低下などからも明らかであった。さらに、細胞壁の損傷は、細胞壁の損傷、走査型電子顕微鏡写真、沈降速度の遅延、キチン含有量の低下などを用いたスポットアッセイにより、Vanによる細胞壁の損傷をさらに立証することができた。さらに、Vanで処理した細胞は、逆行性シグナル伝達の障害を介してミトコンドリアの機能不全を起こし、鉄の恒常性の低下とDNA損傷を引き起こした。また、Vanに応答して遺伝子（NPC2, KRE62, FTR2, CSM3）の制御が異なることがRT-PCRによって確認された。

RESULTS: We observed that the antifungal activity of Van was not only limited to clinical isolates of C. albicans but also against non-albicans species of Candida. Mechanistic insights revealed effect of Van on cell surface integrity as evident from hypersensitivity against membrane perturbing agent SDS, depleted ergosterol levels, transmission electron micrographs and diminished plasma membrane H+ extrusion activity. In addition, spot assays with cell wall perturbing agents, scanning electron micrographs, delayed sedimentation rate and lower chitin content further substantiate cell wall damage by Van. Furthermore, Van treated cells underwent mitochondrial dysfunctioning via impaired retrograde signaling leading to abrogated iron homeostasis and DNA damage. All the perturbed phenotypes were also validated by RT-PCR depicting differential regulation of genes (NPC2, KRE62, FTR2 and CSM3) in response to Van.

結論:

以上の結果から、バニリンはカンジダ感染症の治療戦略においてさらなる研究が必要とされる有望な抗真菌剤であることが示唆された。

CONCLUSION: Together, our results suggested that Van is promising antifungal agent that may be advocated for further investigation in therapeutic strategies to treat Candida infections.

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