Antibacterial mechanism and transcriptome analysis of ultra-small gold nanoclusters as an alternative of harmful antibiotics against Gram-negative bacteria

纳米团簇 细菌 革兰氏阴性菌 转录组 机制(生物学) 生物化学 化学 抗生素 生物 微生物学 基因 大肠杆菌 基因表达 遗传学 物理 有机化学 量子力学
作者
Yuxian Wang,Matthew Jay Malkmes,Jiang Cheng,Peng Wang,Liying Zhu,Hongman Zhang,Fa‐Ming Chen,He Huang,Ling Jiang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:416: 126236-126236 被引量:79
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126236
摘要

In this work, a well-known Au25 NCs with high purity was prepared by simple one-pot reducing method. The as-synthesized Au25 NCs exhibited excellent antibacterial efficiency toward Gram-negative bacteria in a dose- and time-dependent manner, which could be used as nanoantibiotics to replace harmful antibiotics. The antibacterial assays showed that almost 100% bacteria were killed at lower concentration (100–150 μM) within a short time (30–60 min), providing a rapid and effective killing outcome for Gram-negative bacteria. After that, antibacterial mechanism was mainly investigated at cellular level via destruction of membrane integrity, disruption of antioxidant defense system, metabolic inactivation, DNA damage, as well as at molecular level via transcriptome analysis (RNA sequencing) for the first time. RNA sequencing results showed that differentially expressed genes (DEGs) related to biosynthesis of cell wall and membrane, glycolysis and TCA cycle, oxidative phosphorylation and DNA replication and repair were significantly affected. It was concluded that synergetic effect of membrane damage, oxidative stress, DNA damage and energy metabolism eventually led to the Gram-negative bacteria growth inhibition and death.
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