Thiamine pyrophosphate riboswitch regulation: a new possible mechanism involved in the action of nalidixic acid

[Tiamin pirofosfat riboswitch düzenlemesi: nalidiksik asitin etkisine karışan yeni bir olası mekanizma]

Sahar SHAHİDİ, Soroush SARDARİ, Seyed Sadegh SHAHRAEİNİ, Yekta Farmahini FARAHANİ

Abstract

Objectives: The development of novel antibiotic compoundsrequires riboswitches; in fact, riboswitches areRNA elements present in the 5′ untranslated region ofbacterial mRNA and have a metabolite-binding aptamerdomain and an expression platform regulating theexpression of vital genes. In the present research, oneriboswitch, namely thi-box riboswitch with distinct regulatorymechanisms, was studied. It recognizes ThiaminePyrophosphates (TPP) regulating TPP-biosynthesis genesin Escherichia coli.Methods: First, the compounds similar to riboswitch ligandswere studied, and their binding with the riboswitchand nucleosides was investigated by molecular docking.Then, compounds containing high binding energy werechosen, and their minimum inhibitory concentration inE. coli was determined by the MIC test. Finally, the bindingof compounds to nucleotides and RNA was investigated bymeasuring the absorbance spectrum through NanoDropand circular dichroism (CD).Results: In the thi-box riboswitch, nalidixic acid wasfound to have the best binding energy (−5.31 kJ/mol), and itinhibited E. coli growth at the minimum inhibitory concentrationof 125 μg/mL, and it could bind to ribonucleosidesand RNA in vitro.Conclusions: One possible mechanism involved in theaction of nalidixic acid in inhibiting the E. coli growth is toinfluence thi-box riboswitch.

Özet

Amaç: Yeni antibiyotik bileşiklerinin geliştirilmesi için riboswitchler gerekir; gerçekte, riboswitchler bakteriyel mRNA’nın 5 ′tercüme edilmemiş bölgesinde bulunan RNA elementleridir ve bir metabolit bağlayıcı aptamer alanına ve hayati genlerin ekspresyonunu düzenleyen bir ekspresyon platformuna sahiptir.Mevcut araştırmada, farklı düzenleyici mekanizmalara sahip bir riboswitch, yani thi-box riboswitch incelenmiştir. Escherichia coli’de TPP-biyosentez genlerini düzenleyen Tiamin Pirofosfatları (TPP) tanır. Gereç ve Yöntem: İlk olarak, riboswitch ligandlarına benzer bileşikler incelendi ve riboswitch ve nükleosidlerle bağlanma moleküler yerleştirme ile araştırıldı. Daha sonra, yüksek bağlanma enerjisi içeren bileşikler seçildi ve E. coli’deki minimum önleyici konsantrasyonları MIC testi ile belirlendi. Son olarak, bileşiklerin nükleotitlere ve RNA’ya bağlanması, absorbans spektrumunun NanoDrop ve Dairesel Dikroizm (CD) yoluyla ölçülmesiyle araştırıldı. Bulgular: Bu thi-box riboswitchinde, nalidiksik asidin −5.31 kJ/mol’lük en yüksek bağlanma enerjisine sahip olduğu bulundu ve minimum 125 ug/mL inhibitör konsantrasyonunda E. coli büyümesini inhibe etti ve ribonükleosidlere ve RNA’ya bağlanabilir. laboratuvar ortamında. Sonuç: Nalidiksik asidin E. coli büyümesini inhibe etme etkisine dahil olan bir mekanizma, thi-box riboswitchini etkilemektir.