Synergistic killing of bacterial pathogens by histones

组蛋白协同杀死细菌病原体

基本信息

  • 批准号:
    10457612
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.17万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-08-24 至 2022-07-11
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The effective treatment of bacterial infections of skin, deep soft tissues and wounds continues to be a major unmet challenge in healthcare settings, especially among patients with chronic diabetes. Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa are the most common bacteria that are isolated from chronic, non- healing wounds. Antibiotic resistance has arisen in these particular bacteria, causing these infections to become increasingly difficult to treat and giving rise to multi-drug resistant strains, including Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). The goal of the proposed work is to develop the next generation of therapeutics for which the design is inspired by a better mechanistic understanding of mammalian antimicrobial defense pathways. We focus our attention on the antimicrobial activities of neutrophil extracellular traps (NETs) and lipid droplet (LDs), which use histones to kill or suppress fungal and bacterial proliferation. The antimicrobial mechanism of histones has not been understood. The Siryaporn and Gross labs recently reported that the pairing of histones with an additional component found in NETs and LDs – the antimicrobial peptide (AMP) LL-37 (cathelicidin) – produces potent antimicrobial synergy. LL-37 forms pores in the bacterial membrane, which enable histones to enter the bacterium and interfere with gene expression. This has an irreversible bactericidal (killing) effect on bacteria. The work proposed here will exploit this discovery by identifying combinations of human histones and pore-forming antimicrobial agents that produce potent antimicrobial activity and synergy. The overall objective of the project is to better understand the mechanism of antimicrobial synergy between histones and pore- forming agents, and to harness it to create a class of new therapeutics for the treatment of skin infections and wounds. We will accomplish this objective by identifying combinations of human histones with LL-37 and other pore-forming antimicrobials that produce the greatest antimicrobial activities and synergies. We will test these against S. aureus, P. aeruginosa, and communities of skin bacteria in vitro (Aim 1). We will attempt to augment the antimicrobial activity by engineering in factors that impact histone function in NET and LDs, specifically chemical modification through citrullination and spatial localization to structures (Aim 2). To bring the strategy closer to the clinic, we will test the combinations of histones and pore-forming antimicrobials identified in Aims 1 and 2 in a standardized mouse skin infection model (Aim 3). To additionally address the unmet challenge of treating skin infection and wounds in diabetes patients, we will perform the tests in a diabetic mouse model. The results of this work will provide a mechanistic understanding of antimicrobial synergy and develop a strategy to combat the rise of antibiotic resistance. The results of the study could create a new class of antimicrobial therapeutics for the treatment of skin infections and wounds in diabetic and non-diabetic patients. This would represent a game-changer in the approach to antimicrobial treatments.
项目摘要/摘要 有效治疗皮肤,深软组织和伤口的细菌感染是一种 医疗保健环境中的重大挑战,尤其是在慢性糖尿病患者中。葡萄球菌 金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌是最常见的细菌,是从慢性,非 - 康复胜利。这些特定细菌已经引起了抗生素耐药性,导致这些感染 变得越来越难以治疗并引起多药耐药菌株,包括耐甲氧西林 金黄色葡萄球菌(MRSA)。 拟议工作的目的是开发设计的下一代治疗剂 灵感来自对哺乳动物抗菌防御途径的更好理解。我们集中精力 注意中性粒细胞外陷阱(网)和脂质液滴(LDS)的抗菌活性,这些活性 使用组蛋白杀死或抑制真菌和细菌增殖。组蛋白的抗菌机制具有 没有被理解。 Siryaporn和Gross Labs最近报告说,组蛋白与 在网和LDS中发现的其他成分 - 抗菌胡椒(AMP)LL-37(cathelicidin) - 产生潜在的抗菌协同作用。 LL-37在细菌膜中形成毛孔,使组蛋白成为 输入细菌并干扰基因表达。这具有不可逆转的细菌(杀死)对 细菌。这里提出的工作将通过识别人类组蛋白和的组合来利用这一发现 产生潜在的抗菌活性和协同作用的孔形成抗菌剂。总体目标 该项目的一个是更好地了解组蛋白和孔隙蛋白之间抗菌协同作用的机制 形成剂,并利用它创建一类新疗法,以治疗皮肤感染和 伤口。 我们将通过确定人类组蛋白与LL-37和其他其他的组合来实现这一目标 产生最大抗菌活性和协同作用的孔形成抗菌剂。我们将测试这些 反对金黄色葡萄球菌,铜绿假单胞菌和体外皮肤细菌群落(AIM 1)。我们将尝试增强 通过工程化在影响NET和LD的组蛋白功能的因素中,抗菌活性,特别是 化学修饰通过柠檬酸化和空间定位到结构(AIM 2)。带来策略 靠近诊所,我们将测试AIM中鉴定出的组蛋白和形成孔的抗菌剂的组合 标准化小鼠皮肤感染模型中的1和2(AIM 3)。另外解决未满足的挑战 为了治疗糖尿病患者的皮肤感染和伤口,我们将在糖尿病小鼠模型中进行测试。 这项工作的结果将提供对抗菌协同作用的机械理解,并发展 打击抗生素耐药性崛起的策略。该研究的结果可能会创建一个新的类 用于治疗糖尿病和非糖尿病患者皮肤感染和伤口的抗菌疗法。 这将代表改变抗菌治疗方法的游戏改变者。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Swarming of P. aeruginosa: Through the lens of biophysics.
  • DOI:
    10.1063/5.0128140
  • 发表时间:
    2023-09
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    0
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    2023
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    $ 44.17万
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