Desenho racional de peptídeos análogos ao Hs02 com ampliação de seletividade como agentes antimicrobianos
Autor(a)
Nunes, João Bueno
Orientador(a) Coorientador(a)
Brand, Guilherme Dotto||Paterno, Aline Lima de Oliveira
Data de aceite
2024-09-07
Data de disponibilizacao
2024-09-07
Data de publicacao
2024-09-07
Data de defesa submissao
2023-08-29
Citacao
NUNES, João Bueno. Desenho racional de peptídeos análogos ao Hs02 com ampliação de seletividade como agentes antimicrobianos. 2023. 127 f., il. Dissertação (Mestrado em Química) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.
Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2023.
Resumo Portugues
Peptídeos membrano-ativos (MAPs) possuem amplo potencial biotecnológico, tanto como
alternativas a fármacos convencionais no combate a microrganismos multirresistentes (MDR),
quanto como carreadores de fármacos conjugados. Contudo, sua aplicação depende da seletividade
com que essas moléculas reconhecem seus alvos, as membranas procarióticas, em relação às
membranas dos hospedeiros. Peptídeos antimicrobianos (AMPs) e peptídeos intragênicos
antimicrobianos (IAPs), esses últimos encontrados na estrutura primária de proteínas diversas, são
frequentemente pouco seletivos, sendo tanto antimicrobianos quanto citotóxicos. O peptídeo Hs02
é um exemplo de IAP, com 16 resíduos de aminoácidos, carga líquida positiva e que se estrutura
em α-hélice ao adsorver em membranas. Muito embora o Hs02 seja um amplo e potente agente
antimicrobiano, apresenta seletividade moderada em relação a células eucarióticas. Com o objetivo
de melhorar a seletividade desse IAP, duas gerações de análogos do Hs02 foram sintetizadas,
purificadas e caracterizadas. Em uma dessas séries, foram sintetizados três análogos de tamanho
reduzido e posteriormente outros três com modificações pontuais em sítios críticos. A avaliação
de suas estruturas foi feita por meio de espectroscopia de dicroísmo circular, na presença de
vesículas unilamelares grandes (LUVs) com cargas neutras e negativas, bem como do
lipopolissacarídeo (LPS). Posteriormente, as atividades antimicrobianas foram testadas contra
bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, e as citotoxicidades foram medidas por ensaios de
viabilidade celular com MTT utilizando células micróglia BV-2 como modelo. Os resultados
obtidos demonstraram um aumento significativo no índice terapêutico (TI) de todos os análogos
da segunda geração contra as bactérias Gram-negativas testadas, especialmente no caso do 16.3.
No caso das bactérias Gram-positivas, os análogos desenvolvidos apresentaram uma diminuição
em seu TI, sugerindo que a composição da parede celular dessas bactérias pode dificultar a
travessia de peptídeos antimicrobianos catiônicos. Apesar dessa redução, o 16.3 apresentou um
aumento de quase 5 vezes no índice terapêutico contra E. coli e P. aeruginosa, decorrente da
redução da citotoxicidade e da manutenção da atividade antimicrobiana em relação ao peptídeo
original. Os achados desse estudo indicam que o equilíbrio entre a cationicidade e hidrofobicidade
mínima do Hs02 foi otimizado e que esses parâmetros alteraram significativamente o TI desse
MAP,
Resumo Ingles
Membrane-active peptides (MAPs) exhibit a broad biotechnological potential, both as alternatives
to conventional drugs in combating multidrug-resistant microorganisms (MDR), and as carriers of
conjugated drugs. However, their application relies on the selectivity with which these molecules
recognize their targets, prokaryotic membranes, in relation to host membranes. Antimicrobial
peptides (AMPs) and intragenic antimicrobial peptides (IAPs), the latter found in the primary
structure of various proteins, are often poorly selective, being both antimicrobial and cytotoxic.
The peptide Hs02 is an example of an IAP, consisting of 16 amino acid residues, a positive net
charge, and an α-helix structure when adsorbed onto membranes. Nonetheless, while Hs02 is a
potent and broad-spectrum antimicrobial agent, it exhibits moderate selectivity towards eukaryotic
cells. With the purpose of enhancing this IAP’s selectivity, two generations of Hs02 analogs were
synthesized, purified, and characterized. In one of these series, three shortened analogs were
synthesized, followed by three others with point mutations at critical sites. The evaluation of their
structures was carried out through Circular Dichroism spectroscopy, in the presence of large
unilamellar vesicles (LUVs) with neutral and negative charges, as well as lipopolysaccharides
(LPS). Furthermore, antimicrobial activities were tested against Gram-positive and Gram-negative
bacteria, and cytotoxicities were measured using MTT cell viability assays with BV-2 microglial
cells as a model. The obtained results demonstrated a significant increase in the therapeutic index
(TI) of all second-generation analogs against the tested Gram-negative bacteria, particularly in the
case of 16.3. Regarding Gram-positive bacteria, the developed analogs exhibited a decrease in
their TI, suggesting that the cell wall composition of these bacteria might hinder the passage of
cationic antimicrobial peptides. Despite this reduction, 16.3 showed an almost 5-fold increase in
the Therapeutic Index against E. coli and P. aeruginosa, attributed to reduced cytotoxicity and
maintained antimicrobial activity compared to the original peptide. The findings of this study
indicate that the balance between Hs02's cationicity and minimal hydrophobicity was optimized,
significantly altering the TI of this MAP.
Unidade academica
Instituto de Química (IQ)
Programa de Pos-Graduacao
Programa de Pós-Graduação em Química
Agencia financiadora
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
