Nona Semana Integrada do Instituto de Física de São Carlos

Otimização e elucidação da atividade antibacteriana de peptídeos catiônicos em patógenos multirresistentes

Não agendado

20m

Doutorado

Palestrante

Gabriela Marinho Righetto (Instituto de Física de São Carlos, USP – Universidade de São Paulo)

Descrição

Apesar dos avanços no tratamento de doenças infecciosas, microrganismos patogênicos continuam sendo uma ameaça à saúde pública devido à sua capacidade de adaptação e resistência aos antibióticos. A escassez de opções terapêuticas leva ao interesse em novos compostos antimicrobianos. Peptídeos antimicrobianos, como a Bothropstoxina-I e Plantaricina 149, estão sendo investigados com esta finalidade. Ambos possuem atividade antimicrobiana relatada(1-2), mas devem ser aprimorados para aplicação terapêutica. Este estudo visa otimizar a ação destes peptídeos, propondo modificações nas moléculas e avaliando sua atividade antimicrobiana, hemolítica e redução de biofilme. Todos os peptídeos foram sintetizados utilizando síntese em fase sólida. Determinamos a concentração inibitória mínima para oito bactérias patogênicas para avaliar o potencial antibacteriano. Eritrócitos humanos foram usados para avaliar a atividade hemolítica e a redução do biofilme foi avaliada usando S. epidermidis ATCC 35984, uma linhagem boa formadora de biofilme.Os primeiros análogos da Bothropstoxina-I sintetizados, (NA1307)K ((KKYRYHLKPF)2K) e E(NA1307) (E(KKYRYHLKPFCKK)2) nos permitiram investigar se a dimerização no C-terminal do peptídeo (usando lisina) ou no N-terminal (usando glutamato) teriam papel na atividade antimicrobiana. (NA1307)K foi o mais ativo contra as linhagens bacterianas testadas, não apresentando hemólise significativa. Nós sintetizamos um terceiro análogo TL1815-KK ((YRYHLKPF)2K) removendo as duas lisinas iniciais, o que reduziu sua atividade, enfatizando a importância de resíduos positivamente carregados na região N-terminal do peptídeo. Os dois últimos análogos testados (NA1896, (KKWRWHLKPF)2K e NA1897, (KKWRWHLKPW)2K) foram modificações do peptídeo (NA1307)K, propostos com a intenção de aumentar a hidrofobicidade da molécula. O peptídeo NA1897 foi o mais ativo de todos testados, mas a taxa de hemólise também aumentou com a hidrofobicidade. Para este grupo de peptídeos não foi observada forte atividade antibiofilme, mas o composto (NA1307)K obteve a maior redução, ((30 ± 9)%).Pep7 (Fmoc-YSLQMGATAIKQVKKLFKKKGG), um peptídeo baseado na Plantaricina 149, foi sintetizado mantendo o grupo protetor Fmoc, resultando em um aumento na atividade antibacteriana em relação ao peptídeo original, porém com alta hemólise. Pep1 (Fmoc-GATAIKQVKKLFKKKGG) e Pep 5 (GATAIKQVKKLFKKKGG) foram sintetizados planejando reduzir o peptídeo, baseado em estudos que mostraram que esta porção N-terminal não apresentaria atividade.(3) Apenas o Pep1 obteve atividade contra as linhagens testadas, mas com menor atividade antimicrobiana e hemolítica que Pep7. Assim, sintetizamos Pep6 (Fmoc-YATAIKQVKKLFKKKGG) e Pep2 (Fmoc-YAVKKLFKKKG) com o intuito de aumentar a carga positiva no início da molécula. As atividades antimicrobiana e hemolítica foram maiores para o Pep6. Para investigarmos o efeito do Fmoc na atividade, sintetizamos o Pep6 e Pep2 sem este grupo protetor, o que resultou em ausência de atividades antimicrobiana e hemolítica, mostrando a forte influência do Fmoc. Pep2 sem FMOC foi o peptídeo que apresentou maior redução do biofilme ((43 ± 14)%). Como este peptídeo não apresentou atividade antimicrobiana, sua capacidade de redução deve estar relacionada a outras estruturas do biofilme ou interferência com quorum sensing.
Mais análogos serão sugeridos para Bothropstoxina-I e Plantaricina 149, visando obter um peptídeo com o melhor potencial terapêutico. Ensaios para caracterizar mecanismos de ação e toxicidade serão realizados.

Referências

1 MULLER, D. M.; CARRASCO, M. S.; SIMONETTA, A. C.; BELTRAMINI, L. M.; TONARELLI, G. G. A synthetic analog of plantaricin 149 inhibiting food-borne pathogenic bacteria: evidence for α helical conformation involved in bacteria–membrane interaction. Journal of Peptide Science,v. 13,p. 171–178,2007.
2 SANTOS FILHO, N. A. et al. Antibacterial activity of the non-cytotoxic peptide (p-BthTX-I)2 and its serum degradation product against multidrug-resistant bacteria. Molecules, v. 22, p.1898, 2017.
3 KRISTIANSEN, P. E.; FIMLAND, G.; MANTIZILAS, D.;ISSEN-MEYER, J. Structure and mode of action of the membrane-permeabilizing antimicrobial peptide pheromone plantaricin A. Journal Biological Chemistry, v.280, n.4,p.22945–22950,2005.