Estudo da relação estrutural e atividade antimicrobiana da Leucocina C-TA33a de Leuconostoc mesenteroides TA33a

Abstract

Os peptídeos antimicrobianos (PAMs) são uma alternativa interessante como bioconservantes de alimentos devido a sua eficiência e, principalmente, à baixa toxicidade quando comparados aos conservantes químicos tradicionais. As bacteriocinas, uma classe de PAMs, têm atividade antimicrobiana em espécies responsáveis pela degradação de alimentos e, portanto, atualmente são exploradas como bioconservadores. A Leucocina C-TA33a (LeuC), um tipo de bacteriocina produzida pela cepa bacteriana Leuconostoc mesenteroides TA33a, é conhecida por ter um amplo espectro antimicrobiano. Estudos de alinhamento da estrutura primária de diferentes bacteriocinas revelaram que LeuC conserva em sua estrutura regiões homólogas também compartilhadas por outras bacteriocinas, como Sacacina P, Bavaricina A e Enterocina A, possivelmente revelando uma importante relação entre essas sequências de aminoácidos e suas atividades antimicrobianas. Este estudo tem como objetivo sintetizar diferentes peptídeos baseados na estrutura primária da Leucocina CTA33a, a fim de identificar as principais regiões responsáveis pela atividade antimicrobiana. Os peptídeos LeuC-Nt, LeuC-0Cys, LeuC-Ala9, LeuC-Ala14 e LeuC-Cys9,14 foram sintetizados por metodologia de fase sólida, purificados e analisados por HPLC e caracterizados por ESI-MS. Ensaios em meio líquido foram realizados para a determinação do percentual de inibição de crescimento microbianos dos peptídeos sobre espécies patogênicas. Os micro-organismos testados foram Salmonella sorotipo Typhimurium, Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Listeria monocytogenes. Também foram realizados estudos por dicroísmo circular, modelagem molecular e ensaios de citotoxicidade para a determinação da estrutura secundária e segurança na aplicação desses peptídeos como possíveis conservantes de alimentos. Os resultados demonstraram uma geral estruturação randômica e possível estruturação em folha β e que para uma boa atividade antimicrobiana, a ação em conjunto da extremidade N-terminal catiônica e uma região intermediária e C-terminal hidrofóbicas, além da presença das duas cisteínas na constituição, em alguns casos, promove uma boa ação de inibição. Tais informações mostram que essas características influenciam na atividade dos peptídeos e que a baixa citotoxicidade demonstrada pelos mesmos permite a possível utilização de tais análogos como bioconservantes de alimentos.

Antimicrobial peptides (PAMs) are an interesting alternative, because biopreservatives present high efficiency and low toxicity when compared to classic preservatives. Bacteriocins, a class of PAMs, have antimicrobial activity in species responsible for food degradation and are currently being exploited as biopreservatives. The Leucocin C-TA33a (LeuC), a type of bacteriocin, is produced by the Leuconostoc mesenteroides TA33a strain and is known for a broad antimicrobial spectrum. Studies of alignment of the primary structure of different bacteriocins revealed that LeuC retains in its structure homologous regions also shared by other bacteriocins, such as Sacacin P, Bavaricin A and Enterocin A, possibly revealing an important relationship between these amino acid sequences and their antimicrobial activities. This study aims to synthesize different peptides based on the primary structure of Leucocin C-TA33a, with the objective of identifying the main regions responsible for antimicrobial activity. The peptides LeuC-Nt, LeuC-0Cys, LeuC-Ala9, LeuC-Ala14 and LeuC-Cys9,14 were synthesized by solid phase methodology, purified by HPLC and characterized by ESI-MS. Liquid assays were performed to determine the percentage of inhibition of microorganisms of the peptides on pathogenic species. The microorganisms tested were Salmonella serotype Typhimurium, Staphylococcus aureus, Escherichia coli and Listeria monocytogenes. Studies were also conducted through circular dichroism, molecular modeling and cytotoxicity assays for the determination of the secondary structure and safety in the application of these peptides as possible food preservatives. The results demonstrated a general random structuring and possible structuring in α-helix and for a good antimicrobial activity, the joint action of the cationic N-terminal region and an intermediate and C-terminal hydrophobic regions, in addition to the presence of the two cysteines in the constitution in some cases, promote a good action of inhibition. These characteristics influence the activity of peptides and the low cytotoxicity demonstrated by them allows the possible use of such analogs as food biopreservatives.