Desenho racional de peptídeos análogos ao Hs02 com ampliação de seletividade como agentes antimicrobianos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Nunes, João Bueno
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UnB
Texto Completo: http://repositorio.unb.br/handle/10482/50309
Resumo: Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2023.
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spelling Desenho racional de peptídeos análogos ao Hs02 com ampliação de seletividade como agentes antimicrobianosPeptídeos antimicrobianosPeptídeosEspectroscopiaDissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2023.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,Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)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.Instituto de Química (IQ)Programa de Pós-Graduação em QuímicaBrand, Guilherme DottoPaterno, Aline Lima de OliveiraNunes, João Bueno2024-09-07T22:44:10Z2024-09-07T22:44:10Z2024-09-072023-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfNUNES, João Bueno. Desenho racional de peptídeos análogos ao Hs02 com ampliação de seletividade como agentes antimicrobianos. 2023. 127 f., il. 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