Publication:
Elucidating the mechanism of sublethal theaflavin-3,3′-digallate (tf3)-farnesol combination against streptococcus mutans

cris.virtual.departmentKOD - Department of Fundamental Dental and medical Sciences
cris.virtual.orcid#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
cris.virtualsource.departmenta37cdb1b-eaa7-4b9d-b035-647d0c616c30
cris.virtualsource.orcida37cdb1b-eaa7-4b9d-b035-647d0c616c30
dc.contributor.authorMuhammad Rizwan Shah Abdullah
dc.contributor.supervisorAnis Fadhlina Izyani Awang, Ph.D
dc.contributor.supervisorMohd Hafiz Arzmi, Ph.D
dc.contributor.supervisorWan Himratul Aznita Wan Harun, Ph.D
dc.date.accessioned2026-06-12T05:47:45Z
dc.date.available2026-06-12T05:47:45Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractStreptococcus mutans is a key etiological agent of dental caries due to its acid tolerance, biofilm formation, and quorum sensing. Natural-derived bioactive compounds, such as theaflavin-3,3′-digallate (TF3) and farnesol (F), were investigated as safer and promising alternatives to conventional anti-cariogenic agents. This study evaluated the antibacterial activities of TF3 and F, individually and in combination (1:1), focusing on their effects on bacterial growth, biofilm formation and membrane integrity of S. mutans, together with an in silico analysis of their interactions with quorum sensing associated proteins. Minimum inhibitory concentration (MIC), minimum bactericidal concentration (MBC), and fractional inhibitory concentration (FIC) assays were performed for F, TF3, and their combination (TF3-F). Time-kill assays were conducted over six hours at 1×MIC and 2×MIC of F and TF3-F. Membrane integrity was evaluated using nucleic acid and protein leakage assays, along with crystal violet uptake analysis, followed by assessment of biofilm inhibition using a crystal violet (CV) assay at ½×MIC and ¼×MIC of F and TF3-F. Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) analysis was performed to examine the morphological changes of S. mutans at ½×MIC and ¼×MIC of F and TF3-F. Molecular docking was performed using PyRx to evaluate F and TF3 interaction with quorum sensing-associated proteins, with binding energy and hydrogen bond interactions analysed using BIOVIA Discovery Studio. F exhibited MIC and MBC values of 31.25 μg/mL, whereas TF3 showed no inhibitory activity up to 1000 μg/mL. The MIC and MBC for the TF3-F were 62.5 μg/mL and 125 μg/mL, respectively. However, the classification of TF3-F interaction was not determined, as TF3 alone did not exhibit a measurable MIC. In the time-kill assay, all treatments showed growth reduction up to four hours. However, regrowth was observed at six hours for ½×MIC and ¼×MIC of TF3-F, indicating bacteriostatic activities. Biofilm inhibition was highest for ½×MIC TF3-F, followed by ¼×MIC TF3-F, ½×MIC F, and ¼×MIC F. The TF3-F combination significantly disrupted membrane integrity, indicated by an increase in OD260/280 readings and crystal violet uptake. FESEM results provided visual confirmation that the ½×MIC TF3-F, and ¼×MIC TF3-F severely disrupted S. mutans morphology and membrane integrity, exceeding the effects of F alone. Molecular docking revealed that TF3 exhibited the lowest free binding energies and highest number of hydrogen bond interactions with targeted active residues, suggesting that TF3 potentially inhibit the quorum sensing of S. mutans. Overall, the TF3-F combination demonstrated multi-targeted antibacterial activities against S. mutans, encompassing biofilm suppression, membrane disruption, and potential interference with quorum sensing pathways.
dc.description.abstractarabicتُعَدّ العقدية الطافرة (Streptococcus mutans) عامل مسبب رئيسي لتسوس الأسنان نظرًا لقدرتها على مقاومة الأحماض، وتكوين البيوفيلم وتفعيل آليات الإستشعار النصابي. تم فحص المركبات النشطة بيولوجيًا المشتقة من الطبيعة، الثيافلافين-3،3'-ديغالات (TF3) والفارنيسول (F)، كبدائل أكثر أمانًا وواعدة للعوامل التقليدية المضادة للتسوس. تقوم هذه الدراسة بتقييم الأنشطة المضادة للبكتيريا لـ TF3 و F، بشكل فردي ومجتمع (1:1)، مع التركيز على تأثيراتها على نمو البكتيريا وتكوين الأغشية الحيوية وسلامة غشاء S. mutans، بالإضافة إلى تحليل حاسوبي لتفاعلاتها مع البروتينات المرتبطة باستشعار النصاب. لهذا تم إجراء إختبارات الحدّ الأدنى للتركيز المثبط (MIC)، والحدّ الأدنى للتركيز القاتل للبكتيريا (MBC)، وتركيز التثبيط الكسري (FIC) لكلٍّ من الفارنيسول وTF3 ومزيجهما (TF3–F). كما أُجري إختبار القتل الزمني لمدة 6 ساعات عند تركيزي 1×MIC و2×MIC للفارنيسول وللمزيج . TF3–F تم تقييم سلامة الغشاء باستخدام فحوصات تسرب الأحماض النووية والبروتين، إلى جانب تحليل امتصاص البنفسجي البلوري، متبوعًا بتقييم تثبيط الغشاء الحيوي باستخدام فحص البنفسجي البلوري (CV) عند ½×MIC و ¼×MIC من F و TF3-F. كما إستُخدم المجهر الإلكتروني الماسح بانبعاث الحقل (FESEM) لدراسة التغيرات المورفولوجية في S. mutans عند تركيزي ½×MIC و¼×MIC للفارنيسول وTF3–F. وأُجري الإلتحام الجزيئي باستخدام برنامج PyRx لتقييم تفاعل الفارنيسول وTF3 مع البروتينات المرتبطة بآليات الإستشعار النصابي، بينما تم تحليل طاقات الإرتباط وتفاعلات الروابط الهيدروجينية بإستخدام برنامج BIOVIA Discovery Studio. أظهر الفارنيسول قيم MIC وMBC مقدارها 31.25 µg/mL، في حين لم يُظهر TF3 أي نشاط مثبط حتى تركيز 1000 µg/mL. أما مزيج TF3-F فقد سجّل قيم MIC وMBC مقدارها 62.5 µg/mL و125 µg/mL على التوالي. وفي إختبار القتل الزمني، أظهرت جميع المعالجات إنخفاضًا في النمو حتى الساعة الرابعة من التجربة، ثم لوحظ عودة البكتيريا للنمو عند الساعة السادسة لكلٍّ من تركيزي ½×MIC و¼×MIC لمزيج TF3–Fمما أشار إلى أنشطة مثبطة لنمو البكتيريا. وكان أعلى تثبيط للبيوفيلم عند تركيز ½×MIC للمزيج TF3–F، يليه ¼×MIC للمزيج TF3–F، ثم ½×MIC للفارنيسول، و¼×MIC للفارنيسول. وقد تسبب مزيج TF3–F في تدمير غشاء الخلية، كما ظهر إرتفاع في قيم الامتصاص عند الأطوال الموجية OD260/280 وزيادة إمتصاص السائل البنفسجي البلوري. وأكدت نتائج FESEM أن تركيزي ½×MIC و¼×MIC من TF3-F سبّبا تلفًا مورفولوجيًا و نفاذية غشاء خلايا S. mutans مقارنة بالفارنيسول بشكل منفصل. بينما أظهر الإلتحام الجزيئي أن TF3 يتطلب طاقات الربط الحرة و أعلى عدد من للروابط الهيدروجينية مع البقايا النشطة للبروتينات المستهدفة. وبشكل عام، تبين أن مزيج TF3-F لدية آليات تثبيط متعددة ضد S. mutans تشمل تثبيط البيوفيلم، وإحداث إضطراب في غشاء الخلايا، وإمكانية التدخل في مسارات الإستشعار النصابي.
dc.description.callnumberet QR 82 S78 M9522E 2026
dc.description.cpsemailcps2u@iium.edu.my
dc.description.degreelevelMaster
dc.description.identifierThesis : Elucidating the mechanism of sublethal theaflavin-3,3′-digallate (tf3)-farnesol combination against streptococcus mutans /by Muhammad Rizwan Shah Abdullah
dc.description.kulliyahKulliyyah of Dentistry (KOD)
dc.description.notesThesis (MDS)--International Islamic University Malaysia, 2026.
dc.description.physicaldescription1 online resource (xvi, 102 leaves) : color illustrations ; 30 cm.
dc.description.programmeMaster of Dental Sciences
dc.holdsOpen Access
dc.identifier.urihttps://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/34117
dc.language.isoen
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Dentistry, International Islamic University Malaysia, 2026
dc.rightsOwned By IIUM
dc.subjectStreptococcus mutans ;Theaflavin-3;3?-digallate; Farnesol
dc.subject.lcshStreptococcus mutans -- Effect of drugs on
dc.subject.lcshDental caries -- Prevention
dc.titleElucidating the mechanism of sublethal theaflavin-3,3′-digallate (tf3)-farnesol combination against streptococcus mutans
dc.typeMaster Theses
dspace.entity.typePublication
oairecerif.author.affiliation#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
mr_elucidating_the_mds.pdf
Size:
2.75 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
Full text