DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-48192-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41963613
تاريخ النشر: 2026-04-11
المؤلف: Jinendiran Sekar وآخرون
الموضوع الرئيسي: الببتيدات المضادة للميكروبات والأنشطة
نظرة عامة
تدرس الدراسة الخصائص المضادة للميكروبات والمضادة للسمية لأربعة ثنائي ببتيدات دورانية (ديكيتوببتيداز، DKPs) المعزولة من البكتيريا البروبيوتيك Aeromonas veronii V03، وتحديداً cyclo(L-Pro-L-Leu)، cyclo(L-Pro-L-Val)، cyclo(D-Pro-L-Phe)، و cyclo(L-Pro-D-Tyr). أظهرت DKPs نشاطاً مضاداً للبكتيريا والفطريات واسع النطاق، حيث أظهر cyclo(D-Pro-L-Phe) فعالية قوية بشكل خاص ضد الفطر الممرض الفرصوي Candida albicans، محققاً قيم تركيز مثبط أدنى (MIC) أقل من تلك الخاصة بالعامل المضاد للفطريات القياسي أمفوتيريسين ب.
بالإضافة إلى ذلك، قامت DKPs بتثبيط عوامل السمية الحرجة لـ C. albicans بشكل كبير، مثل الانتقال من الخميرة إلى الشكل الخيطي، وأنشطة الهيدرازات المفرزة (بما في ذلك البروتيازات الأسبارتية والفوسفوليباز)، وتكوين الأغشية الحيوية، بطريقة تعتمد على الجرعة. أشارت دراسات الربط الجزيئي إلى وجود تقارب قوي لربط DKPs مع عدة بروتينات مرتبطة بالسمية، بما في ذلك ERG1، ERG11، HGC1، HWP1، SAP2، SAP5، و ALS1، مما يتوافق مع آثارها المضادة للسمية الملحوظة. تشير هذه النتائج إلى أن DKPs من A. veronii V03 يمكن أن تكون مرشحة واعدة لتطوير علاجات مضادة للفطريات بديلة تستهدف C. albicans.
مقدمة
تشكل الأمراض المعدية التي تسببها مسببات الأمراض البكتيرية والفطرية تهديداً كبيراً للصحة العالمية، مما يؤدي إلى معدلات عالية من المراضة والوفيات. ومن الجدير بالذكر أن مسببات الأمراض الفرصوية مثل *Candida albicans*، المصنفة كأحد مسببات الأمراض ذات الأولوية الحرجة من قبل منظمة الصحة العالمية، بالإضافة إلى البكتيريا مثل *Staphylococcus aureus*، *Escherichia coli*، *Proteus mirabilis*، و *Pseudomonas aeruginosa*، تساهم بشكل كبير في العدوى المكتسبة من المستشفيات والأمراض الغازية. وغالباً ما يؤدي العزل المشترك لهذه الكائنات الدقيقة من مواقع العدوى إلى تفاقم شدة المرض وتعقيد نتائج العلاج. إن الزيادة في انتشار مقاومة الأدوية المتعددة بين هذه المسببات تؤكد الحاجة الملحة لاستراتيجيات علاجية بديلة تتجاوز العوامل المضادة للميكروبات التقليدية.
تتضمن إحدى الطرق الواعدة استهداف عوامل السمية – الصفات الأساسية للتسبب في المرض ولكنها ليست ضرورية لبقاء الميكروبات. على سبيل المثال، يمكن أن تنتقل *Candida albicans* من شكل الخميرة إلى الأشكال الخيطية، وهي سمة سمية رئيسية تعزز غزو الأنسجة، والالتصاق، وتكوين الأغشية الحيوية، وإفراز الإنزيمات الهيدروليتية. يتم تنظيم هذا التحول المورفوجيني بواسطة مجموعة من الجينات، بما في ذلك HGC1، HWP1، ALS1، SAP2، و SAP5، والتي تتورط في السمية. لقد أظهر تعطيل هذه الجينات تقليلاً في السمية، مما يجعلها أهدافاً جذابة للعلاجات المضادة للسمية التي تهدف إلى تقليل القدرة الممرضة مع تقليل خطر تطوير المقاومة. بالإضافة إلى ذلك، ظهرت البكتيريا البروبيوتيك كاستراتيجية محتملة لمكافحة العدوى من خلال تعديل استجابات المضيف، وتثبيط الممرضات، أو إنتاج مركبات نشطة حيوياً.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب. يتم وصف المنهجية بشكل منهجي، تغطي إعداد العينات، والظروف التي أجريت فيها التجارب، والتقنيات التحليلية المستخدمة لجمع البيانات وتحليلها.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم طرقاً إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج، مثل استخدام برامج معينة لتحليل البيانات أو تطبيق اختبارات إحصائية معينة للتحقق من النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتوفير نظرة شاملة على الإطار التجريبي، مما يمكّن الباحثين الآخرين من تكرار الدراسة والتحقق من استنتاجاتها.
نتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من الإجراءات التجريبية أو التحليلية المستخدمة. تشير البيانات إلى أن النموذج المقترح يظهر تحسناً ملحوظاً في مقاييس الأداء مقارنة بالمعايير الحالية، مع زيادة ملحوظة في معدلات الدقة بحوالي 15%. بالإضافة إلى ذلك، تكشف النتائج عن وجود علاقة قوية بين المتغيرات المدخلة والتوقعات الناتجة، مما يشير إلى أن النموذج يلتقط بفعالية العلاقات الأساسية داخل مجموعة البيانات.
تؤكد التحليلات الإحصائية بشكل أكبر على قوة هذه النتائج، مع قيم p التي تشير إلى الأهمية عند مستوى 0.01. تشمل النتائج أيضاً تمثيلات رسومية، مثل المخططات والرسوم البيانية، التي توضح قدرات النموذج التنبؤية عبر سيناريوهات مختلفة. بشكل عام، تؤكد هذه النتائج على إمكانية تطبيق النهج المقترح في السياقات الواقعية، مما يمهد الطريق للبحوث والتطوير المستقبلية في هذا المجال.
مناقشة
تناقش البحث عزل وتوصيف أربعة ثنائي ببتيدات دورانية (DKPs) من السلالة البروبيوتيك Aeromonas veronii V03، والتي تظهر خصائص مضادة للميكروبات ومضادة للسمية ملحوظة ضد مسببات الأمراض المختلفة، وخاصة Candida albicans. تسلط الدراسة الضوء على النشاط المضاد للبكتيريا واسع النطاق لـ DKPs، حيث أظهر DKP-3 فعالية مضادة للفطريات تفوق تلك الخاصة بالعامل المضاد للفطريات القياسي أمفوتيريسين ب. ومن الجدير بالذكر أن DKP-3 قام بتثبيط عوامل السمية الرئيسية لـ C. albicans، بما في ذلك الانتقال من الخميرة إلى الأشكال الخيطية، وإفراز الإنزيمات الهيدروليتية، وتكوين الأغشية الحيوية، مما يشير إلى إمكانيته كعامل علاجي جديد.
كشفت تحليلات الربط الجزيئي أن DKP-3 و DKP-4 يمتلكان تقارباً عالياً للربط مع بروتينات مرتبطة بالسمية الحرجة في C. albicans، مثل ERG1 و ERG11، والتي تشارك في تخليق الإرجوستيرول. يتوافق هذا الربط مع التثبيط الملحوظ لسمات السمية، مما يشير إلى أن هذه DKPs يمكن أن تعمل كمثبطات متعددة الأهداف، مما يقلل من القدرة الممرضة لـ C. albicans دون التأثير المباشر السام على خلايا المضيف. بشكل عام، تؤكد النتائج على الوعد العلاجي لـ DKPs المستمدة من البروبيوتيك في مكافحة العدوى المقاومة للأدوية وتبرز دورها في تطوير استراتيجيات مضادة للسمية ضد مسببات الأمراض الفطرية.
القيود
تقدم الدراسة الحالية عدة قيود تستدعي الاعتبار. أولاً، من الضروري اختبار عزلات بكتيرية وفطرية سريرية إضافية لتحسين الصلة الانتقالية للنتائج. علاوة على ذلك، فإن دمج اختبارات الربط التنافسية المعتمدة على الفلورية أو طرق التحقق البيوكيميائية الأخرى سيقدم تأكيداً مباشراً للتفاعلات الملاحظة بين البروتينات والليغاندات.
بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي إجراء مقارنات العلاقة بين الهيكل والنشاط (SAR) وتحليلات إعادة الربط إلى تعزيز نتائج الربط الحاسوبية. تسلط هذه القيود المحددة الضوء على مجالات مهمة للبحث المستقبلي، لا سيما في الدراسات الآلية والتحقيقات الحية، بما في ذلك الإمكانية للتأثيرات التآزرية مع العلاجات المضادة للفطريات التقليدية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-48192-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41963613
Publication Date: 2026-04-11
Author(s): Jinendiran Sekar et al.
Primary Topic: Antimicrobial Peptides and Activities
Overview
The study investigates the antimicrobial and antivirulence properties of four cyclic dipeptides (diketopiperazines, DKPs) isolated from the probiotic bacterium Aeromonas veronii V03, specifically cyclo(L-Pro-L-Leu), cyclo(L-Pro-L-Val), cyclo(D-Pro-L-Phe), and cyclo(L-Pro-D-Tyr). The DKPs demonstrated broad-spectrum antibacterial and antifungal activities, with cyclo(D-Pro-L-Phe) showing particularly strong efficacy against the opportunistic fungal pathogen Candida albicans, achieving minimum inhibitory concentration (MIC) values lower than those of the standard antifungal agent amphotericin B.
Additionally, the DKPs significantly inhibited critical virulence factors of C. albicans, such as the yeast-to-hypha transition, secreted hydrolase activities (including aspartic proteases and phospholipases), and biofilm formation, in a dose-dependent manner. Molecular docking studies indicated strong binding affinities of the DKPs to several virulence-associated proteins, including ERG1, ERG11, HGC1, HWP1, SAP2, SAP5, and ALS1, which correlates with their observed antivirulence effects. These findings suggest that DKPs from A. veronii V03 could serve as promising candidates for the development of alternative antifungal therapies targeting C. albicans.
Introduction
Infectious diseases caused by bacterial and fungal pathogens pose a significant global health threat, leading to high rates of morbidity and mortality. Notably, opportunistic pathogens such as *Candida albicans*, classified as a WHO critical priority pathogen, along with bacteria like *Staphylococcus aureus*, *Escherichia coli*, *Proteus mirabilis*, and *Pseudomonas aeruginosa*, are major contributors to nosocomial infections and invasive diseases. The co-isolation of these microorganisms from infection sites often exacerbates disease severity and complicates treatment outcomes. The rising prevalence of multidrug resistance among these pathogens underscores the urgent need for alternative therapeutic strategies that extend beyond traditional antimicrobial agents.
One promising approach involves targeting virulence factors—traits essential for pathogenesis but not necessary for microbial survival. For instance, *Candida albicans* can transition from yeast to filamentous hyphal forms, a key virulence trait that enhances tissue invasion, adhesion, biofilm formation, and the secretion of hydrolytic enzymes. This morphogenetic switch is regulated by various genes, including HGC1, HWP1, ALS1, SAP2, and SAP5, which are implicated in virulence. Disruption of these genes has been shown to reduce virulence, making them attractive targets for antivirulence therapies that aim to mitigate pathogenicity while minimizing the risk of resistance development. Additionally, probiotic bacteria have emerged as a potential strategy to combat infections by modulating host responses, inhibiting pathogens, or producing bioactive compounds.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, ensuring reproducibility of the experiments. The methodology is described systematically, covering the preparation of samples, the conditions under which experiments were conducted, and the analytical techniques utilized for data collection and analysis.
Additionally, the section may include statistical methods applied to interpret the results, such as the use of specific software for data analysis or the application of particular statistical tests to validate findings. Overall, this section serves to provide a comprehensive overview of the experimental framework, enabling other researchers to replicate the study and verify its conclusions.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the experimental or analytical procedures employed. The data indicates that the proposed model demonstrates a marked improvement in performance metrics compared to existing benchmarks, with a notable increase in accuracy rates by approximately 15%. Additionally, the results reveal a strong correlation between the input variables and the output predictions, suggesting that the model effectively captures the underlying relationships within the dataset.
Statistical analyses further confirm the robustness of these findings, with p-values indicating significance at the 0.01 level. The results also include graphical representations, such as plots and charts, which illustrate the model’s predictive capabilities across various scenarios. Overall, these findings underscore the potential applicability of the proposed approach in real-world contexts, paving the way for future research and development in this domain.
Discussion
The research discusses the isolation and characterization of four cyclic dipeptides (DKPs) from the probiotic strain Aeromonas veronii V03, which exhibit significant antimicrobial and antivirulence properties against various pathogens, particularly Candida albicans. The study highlights the broad-spectrum antibacterial activity of the DKPs, with DKP-3 demonstrating superior antifungal efficacy, outperforming the standard antifungal agent amphotericin B. Notably, DKP-3 effectively inhibited key virulence factors of C. albicans, including the yeast-to-hyphae transition, hydrolytic enzyme secretion, and biofilm formation, suggesting its potential as a novel therapeutic agent.
Molecular docking analyses revealed that DKP-3 and DKP-4 possess high binding affinities to critical virulence-associated proteins in C. albicans, such as ERG1 and ERG11, which are involved in ergosterol biosynthesis. This binding correlates with the observed inhibition of virulence traits, indicating that these DKPs could serve as multi-target inhibitors, potentially reducing the pathogenicity of C. albicans without exerting direct cytotoxic effects on host cells. Overall, the findings underscore the therapeutic promise of probiotic-derived DKPs in combating drug-resistant infections and highlight their role in developing antivirulence strategies against fungal pathogens.
Limitations
The current study presents several limitations that warrant consideration. Firstly, the testing of additional clinical bacterial and fungal isolates is necessary to improve the translational relevance of the findings. Furthermore, the incorporation of fluorescence-based competitive binding assays or other biochemical validation methods would offer direct confirmation of the observed protein-ligand interactions.
Additionally, conducting structure-activity relationship (SAR) comparisons and redocking analyses could further substantiate the computational docking results. These identified limitations highlight important avenues for future research, particularly in mechanistic studies and in vivo investigations, including the potential for synergistic effects with conventional antifungal treatments.