Síntese, caracterização e estudo do potencial antimicrobiano de peptídeos análogos ao peptídeo (p-BthTX-I)2

Abstract

A resistência microbiana é um problema crônico de saúde pública. Estima-se que, caso não sejam tomadas providências, cerca de 10 milhões de mortes anuais ocorrerão em todo o mundo até 2050, tornando-se a principal causa de morte. O objetivo deste trabalho foi sintetizar e purificar peptídeos análogos ao peptídeo (p BthTX-I)2K, sendo eles (p-MtII)2K, (p-EM-2)2K, (p-ACL)2K, (p-AppK)2K, assim como realizar a caracterização estrutural, avaliar o potencial antimicrobiano, desvendar os possíveis mecanismos de ação em membranas biológicas, degradação frente a protéases presentes no sangue e toxicidade frente a hemácias humanas. A síntese dos peptídeos foi realizada através da técnica de síntese de peptídeos em fase sólida (SPFS) e a caracterização estrutural dos peptídeos foi feita por meio da técnica de dicroísmo circular. A atividade antimicrobiana foi avaliada contra linhagens de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, assim como duas linhagens de C. albicans, sendo uma suscetível a fluconazol e outra resistente. As moléculas foram testadas contra hemácias humanas para avaliação de toxicidade in vitro, e também foram testadas em soro sanguíneo para avaliação do perfil de degradação frente a protéases. Para elucidar os possíveis mecanismos de ação, foi efetuada a técnica de permeabilização em vesículas lipídicas. Os resultados do ensaio de atividade antimicrobiana demonstraram que os peptídeos foram ativos contra as linhagens bacterianas, em especial (p-AppK)2K e (p-ACL)2K, que foram ativos contra todas as linhagens testadas, tanto contra bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e as duas linhagens de C. albicans, superando na maioria dos casos a molécula modelo (p-BthTX-I)2K, demonstrando também baixa atividade hemolítica. O ensaio de permeabilização de vesículas sugere possíveis mecanismos de formação de poros transientes para (p-MtII)2K, (p-ACL)2K, (p-AppK)2K e perfil característico de peptídeos formadores de poros para (p-EM-2)2K. Contudo, estudos adicionais devem ser realizados para a elucidação desses mecanismos. Todos os peptídeos demonstraram ser estáveis por pelo menos uma hora frente a protéases do soro humano, sendo que (p-ACL)2K e (p-AppK)2K alcançaram cerca de 90% de degradação no período de 24 h. As modificações propostas inicialmente para o peptídeo (p-BthTX-I)2K demonstraram ser aplicáveis para outros peptídeos derivados de PLA2-Like de peçonhas de serpente. As moléculas deste estudo demonstraram atividade contra bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e linhagens de C. albicans, além de baixa toxicidade, abrindo oportunidades para novos estudos.

Microbial resistance is a chronic public health problem. It is estimated that, if no measures are taken, about 10 million deaths per year will occur worldwide by 2050, making it the leading cause of death. The aim of this study was to synthesize and purify peptides analogous to the peptide (p-BthTX-I)2K, namely (p-MtII)2K, (p-EM2)2K, (p-ACL)2K, and (p-AppK)2K, as well as to perform structural characterization, evaluate their antimicrobial potential, investigate possible mechanisms of action on biological membranes, assess degradation by proteases present in blood, and determine toxicity against human erythrocytes. The peptides were synthesized using the solid-phase peptide synthesis (SPPS) technique, and their structural characterization was performed using circular dichroism. Antimicrobial activity was evaluated against Gram-positive and Gram-negative bacteria, as well as against fluconazole-susceptible and resistant strains of C. albicans. The molecules were tested against human erythrocytes for in vitro toxicity evaluation and in blood serum to assess degradation by proteases. To elucidate possible mechanisms of action, lipid vesicle permeabilization assays were conducted. The antimicrobial activity assays showed that the peptides were active against bacterial strains, especially (pAppK)2K and (p-ACL)2K, which were active against all tested strains, including Grampositive, Gram-negative bacteria, and both C. albicans strains. These peptides often outperformed the model molecule (p-BthTX-I)2K and also demonstrated low hemolytic activity. The vesicle permeabilization assays suggested transient pore formation mechanisms for (p-MtII)2K, (p-ACL)2K, (p-AppK)2K, and a characteristic pore forming peptide profile for (p-EM-2)2K. However, additional studies are needed to clarify these mechanisms. All peptides showed stability for at least an hour against human serum proteases, with (p-ACL)₂K and (p-AppK)₂K degrading approximately 90% in 24 h. The modifications initially proposed for the peptide (p-BthTX-I)2K were found to be applicable to other PLA2-like peptides derived from snake venom. The molecules in this study demonstrated activity against Gram-positive and Gramnegative bacteria and C. albicans strains, with low toxicity, opening up opportunities for further studies.