Avaliação do potencial antimicrobiano de peptídeos diméricos análogos ao peptídeo (p-BthTX-I)2K

A resistência a antimicrobianos é um processo natural que ocorre com a evolução de microrganismos; entretanto o uso incorreto e indiscriminado de antibióticos tem causado aumento exponencial no número de casos, sendo considerado pela OMS como uma das 10 principais ameaças à saúde global desde 2019. Neste âmbito as bactérias ESKAPE se destacam como as maiores causadoras de infecções bacterianas multirresistentes com elevada taxa de mortalidade e dificuldade de tratamentos eficientes. O cenário atual da multirresistência gera a urgente necessidade de alternativas terapêuticas aos antibióticos convencionais, e neste contexto, os peptídeos antimicrobianos (PAMs) surgem como candidatos promissores devido à sua natureza catiônica, caráter anfipático e interação seletiva com membranas bacterianas. Estes peptídeos são provenientes de fontes naturais como plantas, bactérias e animais, sendo os peptídeos derivados de miotoxinas de serpentes um dos grupos mais abundantes. Este trabalho aborda a síntese e avaliação do potencial antimicrobiano de peptídeos diméricos derivados da região C-terminal de miotoxinas de serpentes do tipo Lys49 fosfolipase A2, tendo como principal objetivo a otimização da síntese e boa atividade antimicrobiana. Neste trabalho, os peptídeos são dímeros análogos ao peptídeo (p-BthTX-I)2K e foram obtidos através da Síntese de Peptídeos em Fase Sólida, utilizando um resíduo de lisina na porção C-terminal para a obtenção do dímero, seguida de purificação por cromatografia líquida de alta eficiência e confirmação do material obtido por espectrometria de massas. A atividade antimicrobiana foi avaliada por meio da determinação das concentrações inibitória mínima e bactericida mínima frente as bactérias ESKAPE, além da avaliação da atividade antifúngica. Também foram realizados ensaios de atividade hemolítica em eritrócitos humanos e MTT em linhagens celulares em busca da determinação da toxicidade dos peptídeos, estabilidade em soro sanguíneo para avaliação da degradação frente as proteases e permeabilização de vesículas, mimetizando a interação dos peptídeos com a membrana celular como possível mecanismo de ação, além da espectroscopia de dicroísmo circular e fluorescência com variação de temperatura para determinação da estrutura secundária e possíveis mudanças conformacionais pela degradação dos peptídeos. Os resultados obtidos indicaram que os peptídeos diméricos apresentam atividade antimicrobiana significativa, seletiva para determinadas cepas, com baixa citotoxicidade nas concentrações avaliadas e sem toxicidade na atividade hemolítica, além de comportamento concentração-dependente na permeabilização de vesículas, sugerindo atuação interna após a permeabilização da membrana celular como possível mecanismo de ação. Assim, os peptídeos derivados da região C-terminal de miotoxinas de serpentes apresentam caráter promissor para o desenvolvimento de novos fármacos com atividade antimicrobiana, com foco nas bactérias onde os peptídeos LC2202 e LC2203 apresentaram melhores resultados de inibição, contribuindo para o avanço na produção de novos fármacos e no desenvolvimento de novos peptídeos com potencial antimicrobiano.

Resumo (inglês)

Antimicrobial resistance is an inherent property of microorganisms that occur as a result of their evolutionary adaptation to antimicrobial agents. However, the incorrect and indiscriminate use of antibiotics has caused an exponential increase in the number of cases and has been considered by the WHO as one of the 10 main threats to global health since 2019. In this context, ESKAPE bacteria are a prominent cause of multidrug-resistant bacterial infections, which are associated with high mortality rates and the challenge of identifying effective treatments. The present context of multidrug resistance necessitates the development of therapeutic alternatives to conventional antibiotics and in this regard, antimicrobial peptides (AMPs) have emerged as a promising therapeutic option due to their cationic nature, amphipathic character, and selective interaction with bacterial membranes. These peptides are derived from natural sources, including plants, bacteria, and animals, with peptides derived from snake myotoxins representing one of the most abundant groups. This work addresses the synthesis and evaluation of the antimicrobial potential of dimeric peptides derived from the C-terminal region of Lys49 phospholipase A2 snake myotoxins, with the main objective of optimizing synthesis and good antimicrobial activity. In this study, the peptides are dimers analogous to the peptide (p-BthTX-I)2K. These peptides were obtained through Solid Phase Peptide Synthesis, using a lysine residue in the C-terminal portion to obtain the dimer. The peptides were then purified by high-performance liquid chromatography and confirmed by mass spectrometry. Antimicrobial activity was evaluated by determining the minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations against ESKAPE bacteria, in addition to evaluating antifungal activity. Hemolytic activity assays were also performed on human erythrocytes and MTT on cell lines to determine the toxicity of the peptides, stability in blood serum to evaluate degradation against proteases and vesicle permeabilization, mimicking the interaction of peptides with the cell membrane as a possible mechanism of action, in addition to circular dichroism spectroscopy and fluorescence with temperature variation to determine the secondary structure and possible conformational changes due to peptide degradation. Results obtained indicated that dimeric peptides have significant antimicrobial activity, selective for certain strains, with low cytotoxicity at the concentrations evaluated and no toxicity in hemolytic activity, in addition to concentration-dependent behavior in vesicle permeabilization, suggesting internal action after cell membrane permeabilization as a possible mechanism of action. Consequently, peptides derived from the C-terminal region of snake myotoxins demonstrate considerable potential for the development of novel antimicrobial drugs, specifically for bacteria where peptides LC2202 and LC2203 exhibited the most pronounced inhibition results, thereby contributing to advancements in the production of new drugs and the development of new peptides with antimicrobial potential.

Palavras-chave

Peptídeos, Antibióticos peptídicos, Peptídeos síntese, Peptídeos catiônicos antimicrobianos, Dímeros

Idioma

Português

Citação

SALVADOR, L.C. Avaliação do potencial antimicrobiano de peptídeos diméricos análogos ao peptídeo (p-BthTX-I)2K. 2026. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Instituto de Química, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Araraquara, 2026.