Testování antimikrobiální aktivity strukturních analogů purinů, pyrimidinů a kyseliny boronové na vybrané mikroorganismy

Mgr. Eva Slehová

Doctoral thesis

Antimicrobial activity of the structure derivates of purines, pyrimidines and boronic acid against selected microorganisms

Abstract:

Disertační práce byla zaměřena na stanovení antimikrobiálních účinků strukturních analogů purinů, pyrimidinů a derivátů kyseliny boronové na vybrané referenční kmeny bakterií a kvasinek. Do testování byl dále zahrnut kmen EHEC O104:H4, který byl izolován od pacienta (importovaná nákaza z Německa) v roce 2011 a byl poskytnut pracovníky Státního zdravotního ústavu v Praze. Jednotlivé strukturní analogy pocházely z Ústavu organické chemie a biochemie, Akademie věd České republiky. Testování probíhalo v laboratořích úrovně BSL-3 Odboru biologické ochrany v Těchoníně. Při zjišťování antimikrobiálních účinků strukturních analogů byla nejprve ověřována jejich schopnost inhibovat růst testovaných mikroorganismů. Následně byla pro jednotlivé účinné sloučeniny stanovena mikrodiluční metodou jejich minimální inhibiční koncentrace. Vzhledem k unikátní povaze a původu testovaných sloučenin byly inhibiční účinky zjišťovány i pro zavedená antibiotika a léčiva ze skupiny pyrimidinových sloučenin, pro možnost srovnání účinnosti strukturních analogů. Na základě výsledků byly vyhodnoceny potenciální kandidátní sloučeniny s antimikrobiální aktivitou. Růst testovaných mikroorganismů nejlépe inhibovaly strukturní analogy kyseliny boronové. Naopak nejmenší spektrum účinnosti bylo zaznamenáno u analogů purinových sloučenin, které inhibovaly růst pouze Bordetella pertussis a Francisella tularensis. V žádné z uvedených skupin nebyla zjištěna sloučenina s antimikrobiálním účinkem na všechny testované druhy bakterií a kvasinek. Nejnižší inhibiční účinky použitých strukturních analogů byly detekovány na druhy Acinetobacter baumanii a Bacillus subtilis. Žádná z testovaných sloučenin neinhibovala růst Pseudomonas aeruginosa a EHEC O104:H4. Z testovaných sloučenin bylo nejširší spektrum antimikrobiálního působení zaznamenáno pro látky s označením 2/F7 a 3/B2, přičemž zejména u první jmenované byla prokázána účinnost na celé spektrum G+ a G- bakterie včetně kvasinek. Pro tyto sloučeniny byly zaznamenány signifikantní antimikrobiální účinky a mohou tak být vhodné pro další výzkum zabývající se problematikou léčby vybraných infekčních onemocnění člověka i zvířat.

Abstract:

The doctoral thesis was focused on determination of antimicrobial effects of structural analogs of purines, pyrimidines and boronic acid derivatives on selected reference bacteria and yeasts. One strain of EHEC O104: H4 was also included in the antimicrobial testing. It was isolated from the patient in 2011 (imported infection from Germany) and was provided to the staff of the State Health Institute in Prague. The individual structural analogues come from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic. Testing was carried out at BSL-3 laboratories at the Biological Protection Center in Techonin. In detecting the antimicrobial effects of structural analogs, we first verified their ability to inhibit the growth of test microorganisms. Subsequently, we determined the minimum inhibitory concentration for each active substance by the microdilution method. Due to the unique nature and origin of test compounds, we have investigated the inhibitory effects of antibiotics introduced to compare the efficacy of structural analogs. Based on the results, we evaluated potential candidate substances with antimicrobial activity. The growth of test organisms best inhibited boronic acid structural analogs. On the other hand, the smallest spectrum of efficacy was observed for analogs of purine compounds that inhibited growth only in the Bordetella pertussis and Francisella tularensis strains. No compound with antimicrobial activity was found in any of these groups for all tested bacteria and yeast species. The lowest inhibitory effects of structural analogs against tested microorganisms were detected for Acinetobacter baumanii and Bacillus subtilis. None of the tested compounds inhibited the growth of Pseudomonas aeruginosa and EHEC O104:H4. Of the tested compounds, the broadest spectrum of antimicrobial activity was recorded for substances designated 2/F7 and 3/B2, and in particular the first one was shown to be efficacious on the entire spectrum of G+ and G- bacteria, including yeasts. Significant antimicrobial effects have been reported for these compounds and may therefore be useful for further research into the treatment of selected infectious diseases in humans and animals.

Keywords

Antimikrobiální účinky, kyselina boronová, puriny, pyrimidiny, strukturní deriváty, testování citlivosti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 8. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 14. 9. 2018

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Doctoral programme / field:
Analytical Chemistry / Analytical Chemistry