DNA gyrase and topoisomerase IV show great potential as targets for antibacterial medicines. In recent decades, various categories of small molecule inhibitors have been identified; however, none have been effective in the market. For the first time, we developed a series of disalicylic acid methylene/Schiff bases hybrids ( 5a-k ) to act as antibacterial agents targeting DNA gyrase and topoisomerase IV. The findings indicated that the new targets 5f-k exhibited significant antibacterial activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria, with efficacy ranging from 75% to 115% of the standard ciprofloxacin levels. Compound 5h demonstrated the greatest efficacy compared to the other compounds tested, with minimum inhibitory concentration (MIC) values of 0.030, 0.065, and 0.060 μg/mL against S. aureus , E. coli , and P. aeruginosa . 5h had a MIC value of 0.050 μg/mL against B. subtilis , which is five times less potent than ciprofloxacin. The inhibitory efficacy of the most potent antibacterial derivatives 5f , 5h , 5i , and 5k against E. coli DNA gyrase was assessed. The tested compounds demonstrated inhibitory effects on E. coli DNA gyrase, with IC 50 values ranging from 92 to 112 nM. These results indicate that 5f , 5h , 5i , and 5k are more effective than the reference novobiocin, which had an IC 50 value of 170 nM. Compounds 5f , 5h , 5i , and 5k were subjected to additional assessment against E. coli topoisomerase IV. Compounds 5h and 5i , which have the highest efficacy in inhibiting E. coli gyrase, also demonstrated promising effects on topoisomerase IV. Compounds 5h and 5i exhibit IC 50 values of 3.50 µM and 5.80 µM, respectively. These results are much lower and more potent than novobiocin’s IC 50 value of 11 µM. Docking studies demonstrate the potential of compound 5h as an effective dual inhibitor against E. coli DNA gyrase and topoisomerase IV, with ADMET analysis indicating promising pharmacokinetic profiles for antibacterial drug development.

Introduction Bacteria have acquired resistance to almost all antibiotics currently in use due to their extensive, broad, and improper utilization over a prolonged period. DNA gyrase and DHFR exhibit significant promise as targets for antibacterial therapeutics. Methods We have developed a series of disalicylic acid methylene/Schiff bases hybrids ( 6a-l ) that function as antibacterial agents by targeting DNA gyrase and DHFR. Results and discussion The findings showed that 6a-l have significant antibacterial activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria, with inhibition zones (IZ) comparable to or even higher than the reference Ciprofloxacin. MIC testing revealed that 6h and 6l were 1.5 times as effective than ciprofloxacin against S. aureus . Compounds 6h and 6l had MBC values of 28 and 33 nM for S. aureus , compared to Ciprofloxacin’s 45 nM, indicating that they are more potent bactericidal agents. The MIC values for compounds 6c , 6e , 6h , 6j , and 6l against A. flavus were between 14.50 and 19.50 µM, while the MIC value for fluconazole was 11.50 µM. Also, the studied compounds had MIC values between 18.20 and 22.90 µM against C. albicans , while Fluconazole had a MIC value of 17.50 µM. Compound 6h showed a MIC value of 1.70 µM against the clinical strain S. aureus (ATCC 43300) (MRSA), making it an effective antibacterial agent. Compounds 6h , 6j , and 6l inhibited E. coli DNA gyrase with IC 50 values of 79, 117, and 87 nM, respectively, compared to the reference novobiocin (IC 50 = 170 nM). Additionally, compounds 6h and 6l , the most potent E. coli gyrase inhibitors, showed encouraging results on DHFR. Compounds 6h and 6l exhibit IC 50 values of 3.80 µM and 4.25 µM, respectively. These values are significantly lower and hence more effective than Trimethoprim’s IC 50 of 5.20 µM.