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Bromophenanthrenequinones as antimicrobial and antibiofilm agents against Staphylococcus aureus - 20/07/25

Doi : 10.1016/j.biopha.2025.118270 
Saurav Paramanya a, Jin-Hyung Lee a, Hailong Che b, Jintae Lee a,
a School of Chemical Engineering, Yeungnam University, Gyeongsan, Republic of Korea 
b School of Environmental and Chemical Engineering, Shanghai University, Shanghai, China 

Corresponding author.

Abstract

Staphylococcus aureus is a pathogen infamous for causing a multitude of infections, ranging from mild to life-threatening. Its ability to form biofilms exacerbates its pathogenicity, conferring antibiotic resistance and complicating treatments, particularly in hospital settings. To address this challenge, we investigated the efficacy of phenanthrenes against S. aureus. Among the 14 phenanthrenes tested, 2,7-dibromophenanthrenequinone (2,7-DBPQ) and 3,6-dibromophenanthrenequinone (3,6-DBPQ) showed promising results, with MICs of 20 and 50 µg/mL, respectively, and were bacteriostatic. Both compounds significantly inhibited biofilm formation in methicillin-sensitive and methicillin-resistant S. aureus strains. In addition to biofilm suppression, they markedly reduced key virulence factors, including hemolysis, extracellular lipase activity, and slime production. They also induced metabolic suppression and reactive oxygen species (ROS) generation. Notably, DBPQs exhibited synergistic effects with gentamicin and tetracycline, showing resilience against resistance development. Gene expression analysis via qRT-PCR confirmed the downregulation of biofilm- and virulence-associated genes (arlR, arlS, hla, saeR, sigB, psm-α, isaA, and nuc1). Collectively, these findings highlight the therapeutic potential of brominated analogues of phenanthrenequinones in treating biofilm-associated infections caused by S. aureus.

El texto completo de este artículo está disponible en PDF.

Graphical Abstract




 : 

Graphical representation illustrating the antimicrobial and antibiofilm effects of 2,7-DBPQ and 3,6-DBPQ against S. aureus, highlighting their potential applications.


Graphical representation illustrating the antimicrobial and antibiofilm effects of 2,7-DBPQ and 3,6-DBPQ against S. aureus, highlighting their potential applications.

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Highlights

Brominated phenanthrenequinones (2,7-DBPQ and 3,6-DBPQ) showed potent antibiofilm activity against S. aureus.
Both compounds reduced α-hemolysin, lipase activity, and slime layer, key virulence traits in S. aureus
ROS generation and metabolic inhibition were major contributors to their antimicrobial action.
qRT-PCR showed downregulation of arlR, hla, saeR, sigB, psm-α, isaA, arlS, and nuc1.
2,7-DBPQ and 3,6-DBPQ enhanced antibiotic efficacy through synergistic action and showed low resistance development

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Keywords : Staphylococcus aureus, Biofilm, Pheanthrenequinone, Phenanthrenes


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