Characterizing how multidrug-resistant bacteria circumvent the action of clinically used or novel antibiotics requires a detailed understanding of how the antibiotics interact with and cross bacterial membranes to accumulate in the cells and exert their action. When monitoring the interactions of drugs with bacteria, it remains challenging to differentiate functionally relevant internalized drug levels from nonspecific binding. Fluorescence is a method of choice for observing dynamics of biomolecules. In order to facilitate studies involving aminoglycoside antibiotics, we have generated fluorescently labeled aminoglycoside derivatives with uptake and bactericidal activities similar, albeit with a moderate loss, to those of the parent drug. The method combines fluorescence microscopy with fluorescence-activated cell sorting (FACS) using neomycin coupled to nonpermeable cyanine dyes. Fluorescence imaging allowed membrane-bound antibiotic to be distinguished from molecules in the cytoplasm. Patterns of uptake were assigned to different populations in the FACS analysis. Our study illustrates how fluorescent derivatives of an aminoglycoside enable a robust characterization of the three components of uptake: membrane binding, EDPI, and EDPII. Because EDPI levels are weak compared to the two other types of accumulation and critical for the action of these drugs, the three components of uptake must be taken into account separately when drawing conclusions about aminoglycoside function.

中文翻译：

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荧光氨基糖苷类抗生素和准确监测细菌摄取的方法。

表征耐多药细菌如何规避临床使用的或新型抗生素的作用，需要对抗生素如何与细菌膜相互作用和穿过细菌膜以在细胞中积累并发挥其作用进行详细了解。当监测药物与细菌的相互作用时，将功能相关的内在化药物水平与非特异性结合区分开来仍然是一项挑战。荧光是观察生物分子动态的一种选择方法。为了促进涉及氨基糖苷类抗生素的研究，我们已经产生了荧光标记的氨基糖苷类衍生物，其吸收和杀菌活性与母体药物相似，尽管损失中等。该方法结合了使用新霉素和不可渗透的花青染料的荧光显微镜和荧光激活细胞分选（FACS）。荧光成像使与膜结合的抗生素与细胞质中的分子区分开。在FACS分析中将摄取模式分配给不同的人群。我们的研究说明了氨基糖苷的荧光衍生物如何使摄取的三个成分（膜结合，EDPI和EDPII）具有强大的表征。由于与其他两种类型的蓄积相比，EDPI水平较弱，并且对于这些药物的作用至关重要，因此在得出有关氨基糖苷功能的结论时，必须分别考虑摄取的三个成分。荧光成像使与膜结合的抗生素与细胞质中的分子区分开。在FACS分析中将摄取模式分配给不同的人群。我们的研究说明了氨基糖苷的荧光衍生物如何使摄取的三个成分（膜结合，EDPI和EDPII）具有强大的表征。由于与其他两种类型的蓄积相比，EDPI水平较弱，并且对于这些药物的作用至关重要，因此在得出有关氨基糖苷功能的结论时，必须分别考虑摄取的三个成分。荧光成像使与膜结合的抗生素与细胞质中的分子区分开。在FACS分析中将摄取模式分配给不同的人群。我们的研究说明了氨基糖苷的荧光衍生物如何使摄取的三个成分（膜结合，EDPI和EDPII）具有强大的表征。由于与其他两种类型的蓄积相比，EDPI水平较弱，并且对于这些药物的作用至关重要，因此在得出有关氨基糖苷功能的结论时，必须分别考虑摄取的三个成分。我们的研究说明了氨基糖苷的荧光衍生物如何使摄取的三个成分（膜结合，EDPI和EDPII）具有强大的表征。由于与其他两种类型的蓄积相比，EDPI水平较弱，并且对于这些药物的作用至关重要，因此在得出有关氨基糖苷功能的结论时，必须分别考虑摄取的三个成分。我们的研究说明了氨基糖苷的荧光衍生物如何使摄取的三个成分（膜结合，EDPI和EDPII）具有强大的表征。由于与其他两种类型的蓄积相比，EDPI水平较弱，并且对于这些药物的作用至关重要，因此在得出有关氨基糖苷功能的结论时，必须分别考虑摄取的三个成分。