Mecanismos de ação antibacteriana de inibidores de tripsina: uma revisão sistemática e um estudo por simulação computacional de dinâmica molecular com membranas de bactérias

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nascimento, Amanda Maria de Souza
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/45313
Resumo: O conhecimento de novos compostos antimicrobianos capazes de atuar contra microrganismos merece atenção na atualidade. Diversas moléculas têm sido estudadas por suas atividades antibacterianas e, dentre elas, estão os inibidores de tripsina, com destaque para o inibidor de tripsina purificado de sementes de tamarindo (ITTp). O presente trabalho objetivou apresentar os mecanismos de ação antibacteriana de inibidores de tripsina por meio de uma revisão sistemática (RS) e um estudo in silico de simulação de dinâmica molecular (DM). Para a revisão, reuniu-se estudos publicados na literatura, visando responder à pergunta: quais são os mecanismos de ação antibacteriana dos peptídeos e proteínas inibidores de tripsina? Inicialmente, foi elaborado e registrado, no Registro Prospectivo Internacional de Revisões Sistemáticas (PROSPERO), um protocolo de RS sob número: CRD42020189069. Dessa forma, a lista de verificação Preferred Reporting Items Checklist for Systematic Review and Meta-Analysis Protocols (PRISMA-P) foi utilizada para delinear o protocolo e PRISMA para a revisão sistemática. Os artigos foram selecionados de acordo com critérios de elegibilidade, conforme o PICOS (população, intervenção, controle, resultados e tipos de estudos). As bases de dados utilizadas foram PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, BVS e EMBASE. Foram incluídos artigos originais resultantes de estudos com ratos e/ou camundongos, estudos in vitro (cultura bacteriana) e em células, que descreveram os tratamentos, efeitos e os mecanismos antibacterianos de peptídeos ou proteínas do tipo inibidores de tripsina. Os artigos foram selecionados e os dados foram extraídos por dois revisores independentes. A avaliação da qualidade metodológica foi realizada por meio da ferramenta OHAT (Office of Health Assessment and Translation). Na RS, foram resgatados 2382 artigos, sendo, ao final da busca, 17 elegíveis para a revisão. Constatou-se que grande parte dos inibidores de tripsina foram capazes de gerar efeito bacteriostático ou bactericida, dependendo das concentrações utilizadas. Foi visto que apenas quatro estudos se aprofundaram no mecanismo diretamente na membrana das bactérias, em três estudos os autores utilizaram S. aureus, E. coli. Um quarto estudo avaliou a ação antibacteriana sobre as proteases endógenas extraídas das próprias bactérias (S. enterica e S. aureus). Para o estudo de simulação de DM, utilizou-se o modelo número 56, na conformação número 287 do ITTp (ITTp 56/287) e o modelo de bicamada lipídica gerado pelo servidor CHARMM-GUI, para avaliar o comportamento estrutural e as interações por simulações de DM foram realizadas usando o pacote Gromacs 5.1.2. Foi observada maior interação do ITTp 56/287 com a membrana GP, apresentando energia potencial de interação (EPI) de –1094.97 kcal.mol1 quando comparada à interação com a membrana Gram-negativa (GN), -444.337 kcal.mol1. Foi possível identificar que, na interação ITTp 56/287-GP, os resíduos de aminoácidos de arginina apresentaram maior EPI, enquanto na interação ITTp 56/287-GN, foram com os resíduos de glutamina. Este estudo primeiramente esclarece e sistematiza a ação antibacteriana dos inibidores de tripsina, sendo de grande relevância e gerando informações para possíveis pesquisas futuras sobre essas vias. Adicionalmente, o estudo por simulação de DM aponta o ITTp como candidato para futuros estudos que o consolide como uma opção no tratamento mais eficaz de infecções bacterianas.
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Diversas moléculas têm sido estudadas por suas atividades antibacterianas e, dentre elas, estão os inibidores de tripsina, com destaque para o inibidor de tripsina purificado de sementes de tamarindo (ITTp). O presente trabalho objetivou apresentar os mecanismos de ação antibacteriana de inibidores de tripsina por meio de uma revisão sistemática (RS) e um estudo in silico de simulação de dinâmica molecular (DM). Para a revisão, reuniu-se estudos publicados na literatura, visando responder à pergunta: quais são os mecanismos de ação antibacteriana dos peptídeos e proteínas inibidores de tripsina? Inicialmente, foi elaborado e registrado, no Registro Prospectivo Internacional de Revisões Sistemáticas (PROSPERO), um protocolo de RS sob número: CRD42020189069. Dessa forma, a lista de verificação Preferred Reporting Items Checklist for Systematic Review and Meta-Analysis Protocols (PRISMA-P) foi utilizada para delinear o protocolo e PRISMA para a revisão sistemática. Os artigos foram selecionados de acordo com critérios de elegibilidade, conforme o PICOS (população, intervenção, controle, resultados e tipos de estudos). As bases de dados utilizadas foram PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, BVS e EMBASE. Foram incluídos artigos originais resultantes de estudos com ratos e/ou camundongos, estudos in vitro (cultura bacteriana) e em células, que descreveram os tratamentos, efeitos e os mecanismos antibacterianos de peptídeos ou proteínas do tipo inibidores de tripsina. Os artigos foram selecionados e os dados foram extraídos por dois revisores independentes. A avaliação da qualidade metodológica foi realizada por meio da ferramenta OHAT (Office of Health Assessment and Translation). Na RS, foram resgatados 2382 artigos, sendo, ao final da busca, 17 elegíveis para a revisão. Constatou-se que grande parte dos inibidores de tripsina foram capazes de gerar efeito bacteriostático ou bactericida, dependendo das concentrações utilizadas. Foi visto que apenas quatro estudos se aprofundaram no mecanismo diretamente na membrana das bactérias, em três estudos os autores utilizaram S. aureus, E. coli. Um quarto estudo avaliou a ação antibacteriana sobre as proteases endógenas extraídas das próprias bactérias (S. enterica e S. aureus). Para o estudo de simulação de DM, utilizou-se o modelo número 56, na conformação número 287 do ITTp (ITTp 56/287) e o modelo de bicamada lipídica gerado pelo servidor CHARMM-GUI, para avaliar o comportamento estrutural e as interações por simulações de DM foram realizadas usando o pacote Gromacs 5.1.2. Foi observada maior interação do ITTp 56/287 com a membrana GP, apresentando energia potencial de interação (EPI) de –1094.97 kcal.mol1 quando comparada à interação com a membrana Gram-negativa (GN), -444.337 kcal.mol1. Foi possível identificar que, na interação ITTp 56/287-GP, os resíduos de aminoácidos de arginina apresentaram maior EPI, enquanto na interação ITTp 56/287-GN, foram com os resíduos de glutamina. Este estudo primeiramente esclarece e sistematiza a ação antibacteriana dos inibidores de tripsina, sendo de grande relevância e gerando informações para possíveis pesquisas futuras sobre essas vias. Adicionalmente, o estudo por simulação de DM aponta o ITTp como candidato para futuros estudos que o consolide como uma opção no tratamento mais eficaz de infecções bacterianas.The knowledge of new antimicrobial compounds capable of acting against microorganisms deserves attention today. Several molecules have been studied for their antibacterial activities and, among them, are trypsin inhibitors, especially the purified trypsin inhibitor from tamarind seeds (ITTp). The present work aimed to present the antibacterial action mechanisms of trypsin inhibitors through a systematic review (SR) and an in silico study of molecular dynamics (DM) simulation. For the review, studies published in the literature were gathered in order to answer the question: what are the antibacterial action mechanisms of trypsin inhibitor peptides and proteins? Initially, a SR protocol under number: CRD42020189069 was prepared and registered in the International Prospective Registry of Systematic Reviews (PROSPERO). Thus, the Preferred Reporting Items Checklist for Systematic Review and Meta-Analysis Protocols (PRISMA-P) was used to delineate the protocol and PRISMA for the systematic review. The articles were selected according to eligibility criteria, according to the PICOS (population, intervention, control, results and types of studies). The databases used were PubMed, ScienceDirect, Scopus, Web of Science, BVS and EMBASE. Original articles resulting from studies with rats and/or mice, in vitro studies (bacterial culture) and in cells were included, which described the treatments, effects and antibacterial mechanisms of peptides or proteins of the trypsin inhibitor type. Articles were selected and data were extracted by two independent reviewers. The assessment of methodological quality was performed using the OHAT (Office of Health Assessment and Translation) tool. In RS, 2382 articles were retrieved, and at the end of the search, 17 were eligible for review. It was found that most trypsin inhibitors were able to generate bacteriostatic or bactericidal effects, depending on the concentrations used. It was seen that only four studies delve into the mechanism directly in the bacterial membrane, in three studies the authors used S. aureus, E. coli. A fourth study evaluated the antibacterial action on endogenous proteases extracted from the bacteria themselves (S. enterica and S. aureus). For the DM simulation study, model number 56 was used, in conformation number 287 of the ITTp (ITTp 56/287) and the lipid bilayer model generated by the CHARMM-GUI server, to evaluate the structural behavior and interactions by DM simulations were performed using the Gromacs package 5.1.2. A greater interaction of ITTp 56/287 with the GP membrane was observed, presenting a potential energy of interaction (EPI) of –1094.97 kcal.mol1 when compared to the interaction with the Gram-negative membrane (GN), -444,337 kcal.mol1. It was possible to identify that, in the interaction ITTp 56/287-GP, the arginine amino acid residues showed higher EPI, while in the interaction ITTp 56/287-GN, they were with the residues of glutamine. This study firstly clarifies and systematizes the antibacterial action of trypsin inhibitors, being of great relevance and generating information for possible future research on these pathways. Additionally, the DM simulation study points the ITTp as a candidate for future studies that consolidate it as an option in the most effective treatment of bacterial infections.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃOUFRNBrasilAntibacterianosPeptídeo antimicrobianoCultura bacterianaRevisão sistemáticaSimulação computacionalMecanismos de ação antibacteriana de inibidores de tripsina: uma revisão sistemática e um estudo por simulação computacional de dinâmica molecular com membranas de bactériasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALMecanismosacaoantibacteriana_Nascimento_2021.pdfapplication/pdf1450755https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/45313/1/Mecanismosacaoantibacteriana_Nascimento_2021.pdf811e090754aa321bcd4da7028f7e3f04MD51123456789/453132022-05-02 12:52:22.544oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/45313Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-05-02T15:52:22Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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