Geraniol attenuates Streptococcus mutans biofilm and virulence as an anti-caries agent.

چکیده اصلی

Streptococcus mutans-induced dental caries is largely mediated by robust biofilm formation, making it notoriously difficult to treat with conventional antimicrobials. To overcome the limited efficacy and penetration challenges associated with current conventional treatments, this study investigated the in vitro and in silico effects of geraniol on S. mutans biofilm and the expression of genes associated with biofilm formation. Antibacterial activity was evaluated using disk diffusion and minimum inhibitory concentration (MIC) assays. Membrane integrity, anti-biofilm activity, and structural alterations were assessed through intracellular protein and nucleic acid leakage analyses, biofilm eradication assays, and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was used to analyze the expression of biofilm-associated genes. Molecular docking was performed to investigate interactions between geraniol and major S. mutans biofilm -related proteins. Geraniol exhibited marked antibacterial activity against S. mutans isolates, with inhibition zone diameters of 12.0 ± 0.0 mm and a MIC value of 107 µg/mL. Treatment induced significant leakage of intracellular proteins and nucleic acids, indicating disruption of membrane integrity. Exposure to 4×MIC markedly impaired mature biofilm architecture. SEM analysis confirmed severe morphological damage, including membrane disruption and cellular deformation. qRT-PCR analysis demonstrated significant downregulation of the biofilm-associated genes gtfB, gtfC, and gtfD following treatment with geraniol. Molecular docking further revealed stable interactions between geraniol and key biofilm regulatory proteins, including GtfB, GtfC, and GtfD. These findings highlight the ability of pure geraniol to dismantle both the structural integrity and genetic machinery of the bacteria, supporting its potential as a novel therapeutic candidate against biofilm-mediated oral infections.

ترجمه فارسی چکیده

بیماری‌های پوسیدگی دندان ناشی از استرپتوکوکوس موتانز عمدتاً از طریق تشکیل بیوفیلم قوی mediated می‌شود که درمان آن با آنتی‌بیوتیک‌های معمولی دشوار است. این مطالعه اثرات ژرانیول بر بیوفیلم S. mutans و بیان ژن‌های مرتبط با آن را در شرایط آزمایشگاهی و شبیه‌سازی شده بررسی کرد. فعالیت آنتی‌باکتریالی با روش دیسک پخش و غلظت مهارکننده حداقلی (MIC) سنجیده شد. یکپارچگی غشا، فعالیت ضد بیوفیلم و تغییرات ساختاری از طریق تحلیل نشت پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک داخل سلولی، آزمون‌های حذف بیوفیلم و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ارزیابی شد. PCR زمان واقعی (qRT-PCR) برای تحلیل بیان ژن‌های مرتبط با بیوفیلم استفاده شد. نقلیه مولکولی برای بررسی تعاملات بین ژرانیول و پروتئین‌های کلیدی مرتبط با بیوفیلم S. mutans انجام شد. ژرانیول فعالیت آنتی‌باکتریالی قابل توجهی علیه ایزولات‌های S. mutans نشان داد، با قطر ناحیه مهار 12.0 ± 0.0 میلی‌متر و مقدار MIC 107 میکروگرم بر میلی‌لیتر. درمان باعث نشت معنادار پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک داخل سلولی شد که نشان‌دهنده اختلال در یکپارچگی غشا بود. مواجهه با 4 برابر MIC ساختار بیوفیلم بالغ به شدت مختل شد. تحلیل SEM آسیب‌های ساختاری شدید، از جمله اختلال غشا و تغییر شکل سلولی را تأیید کرد. تحلیل qRT-PCR نشان داد که بیان ژن‌های مرتبط با بیوفیلم gtfB، gtfC و gtfD به طور معناداری پس از درمان با ژرانیول کاهش یافت. نقلیه مولکولی همچنین تعاملات پایداری بین ژرانیول و پروتئین‌های تنظیمی کلیدی بیوفیلم، از جمله GtfB، GtfC و GtfD را آشکار کرد. این یافته‌ها توانایی ژرانیول خالص در تخریب هم‌بستگی ساختاری و ماشین‌آلات ژنتیکی باکتری‌ها را نشان می‌دهد و پتانسیل آن به عنوان یک کاندیدای درمانی جدید در برابر عفونت‌های دهانی mediated بیوفیلم را پشتیبانی می‌کند.

متن کامل اصلی