Cationic biocides tend to embed into the inner layer of the model outer membrane vesicles of gram-negative bacteria: Computational insights

Везикулы наружной мембраны (OMV), продуцируемые многими патогенными бактериями, играют важную роль в патогенезе бактерий. Они способствуют устойчивости бактерий к антибиотикам и действуют как естественные защитные барьеры. Изучение OMV важно как для понимания общих механизмов патогенности бактерий, так и для разработки антибактериальных препаратов. В этой статье мы создали молекулярно-динамическую модель везикулы, которая имитирует OMV грамотрицательных бактерий. Для исследования взаимодействия катионных антимикробных соединений с внешним липополисахаридным и внутренним фосфолипидным монослоями OMV, мы провели расчеты молекулярной динамики, помещая молекулы катионного антисептика октенидина снаружи или внутри модельной везикулы. Взаимодействие октенидина с внешним и внутренним монослоем существенно различалось: октенидин слабо взаимодействовал с внешней липополисахаридной поверхностью модельной OMV, но проявлял высокое сродство к фосфолипидам внутреннего монослоя. Чтобы изучить транслокацию катионных антимикробных молекул внутрь модельной OMV, мы провели серию расчетов неравновесной молекулярной динамики. Для всех трех катионных молекул биоцидов – антисептика октенидина, фотосенсибилизатора октакис(холинил)фталоцианина цинка и красителя метиленового синего – оказалось, что липополисахариды наружной мембраны OMV представляют барьер на пути проникновения биоцидов внутрь OMV, при этом конечным барьером являются фосфаты в составе молекул липида А.