Gageostatins A–C, Antimicrobial Linear Lipopeptides from a Marine Bacillus subtilis

Abstract

Concerning the requirements of effective drug candidates to combat against high rising multidrug resistant pathogens, we isolated three new linear lipopeptides, gageostatins A–C (1–3), consisting of hepta-peptides and new 3-β-hydroxy fatty acids from the fermentation broth of a marine-derived bacterium Bacillus subtilis. Their structures were elucidated by analyzing a combination of extensive 1D, 2D NMR spectroscopic data and high resolution ESIMS data. Fatty acids, namely 3-β-hydroxy-11-methyltridecanoic and 3-β-hydroxy-9,11-dimethyltridecanoic acids were characterized in lipopeptides 1 and 2, respectively, whereas an unsaturated fatty acid (E)-7,9-dimethylundec-2-enoic acid was assigned in 3. The 3R configuration of the stereocenter of 3-β-hydroxy fatty acids in 1 and 2 was established by Mosher’s MTPA method. The absolute stereochemistry of amino acid residues in 1–3 was ascertained by acid hydrolysis followed by Marfey’s derivatization studies. Gageostatins 1–3 exhibited good antifungal activities with MICs values of 4–32 µg/mL when tested against pathogenic fungi (R. solani, B. cinerea and C. acutatum) and moderate antibacterial activity against bacteria (B. subtilis, S. aeureus, S. typhi and P. aeruginosa) with MICs values of 8–64 µg/mL. Futhermore, gageostatins 1–3 displayed cytotoxicity against six human cancer cell lines with GI50 values of 4.6–19.6 µg/mL. It is also noteworthy that mixed compounds 1+2 displayed better antifungal and cytotoxic activities than individuals.

Antifungal activity of Brevibacillus laterosporus JX-5 and characterization of its antifungal components

“…Many NRPs had been isolated from microorganisms such as gramicidin, polymyxin (Mogi and Kita 2009), echinocandin (Denning 2002), surfactins, iturins, fengycins, and kurstakins (Béchet et al 2012). The applications of NRPs include antibiotics (Straus and Hancock 2006), antifungal drugs (Ellis et al 2012), antitumor agents (Tareq et al 2014) and so on. In left panels represent bright-field images (suffix 1 in panel lettering); the right panels represent green fluorescence of SG uptake (suffix 2) for the same fields.…”

Untitled

“…За хімічною природою ПАР N. vaccinii ІМВ В-7405 є комплексом позаклітинних нейтральних, гліко-та ліпопептидів [15]. З літератури [7,19,20] відомо, що ліпопептиди є ефективнішими антимікробними агентами, ніж гліко-ліпіди. Це й зрозуміло, оскільки вони по суті є поліпептидними антибіотиками [6,17].…”

“…Це й зрозуміло, оскільки вони по суті є поліпептидними антибіотиками [6,17]. Так, наприклад, МІК ліпопептидів щодо B. subtilis становлять 10-16 мкг/ мл [19,20], у той час як рамноліпідів -до 128 мкг/мл [11]. Цілком ймовірно, що у міру зниження концентрації ПАР у препаратах N. vaccinii ІМВ В-7405 відбува ється поступове вивільнення ліпопептидів із комплексу, що й супроводжується проявленням їх сильнішої антимікробної дії.…”

“…В огляді [7] наве дено МІК (мкг/мл) рамноліпідів щодо B. subtillis, Enterobacter aerogenes, S. aureus, S. epidermidis -8-35, грибів Fusarium solani -75, софороліпідів щодо E. oe li -більше 512, K lebsiella pneum oniaе -більше 128, S. epiderm idis -6-29. МІК ліпопептиду гагеостатину А -С щодо B. subtilis, Salm onella aureus, S. typhi, P aeruginosa становили 8-64 мкг/мл [20].…”

Green surfactant of marine origin exerting a cytotoxic effect on cancer cell lines

“…7 Halobacillin is yet another compound isolated from a marine Bacillus sp. 9) and a lipopeptide extract from a Bacillus amyloliquefaciens inducing cell death in human oral squamous cell carcinoma cell lines. 8 This list is further adorned by the antimicrobial linear peptides from a marine Bacillus subtilis displaying cytotoxicity against six human cancer cell lines with GI 50 values of 4.6-19.6 mg ml À1 (ref.…”