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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/4893
Tipo: | Dissertação |
Título: | DESENHO DE UM NOVO PEPTÍDEO ANTIMICROBIANO ULTRACURTO GUIADO POR FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS |
Autor(es): | MARIA CAROLINE DE MOURA CAVALHEIRO |
Primeiro orientador: | Maria Ligia Rodrigues Macedo |
Resumo: | Os peptídeos antimicrobianos possuem sítios de ação diferente dos antibióticos convencionais. Pesquisas recentes têm buscado por peptídeos capazes de controlar bactérias multirresistentes, sem apresentar efeitos colaterais contra células saudáveis. Neste trabalho descrevemos as propriedades antimicrobianas do RK8, um peptídeo ultracurto, que possui 8 resíduos de aminoácidos. As características físico-químicas do RK8 foram projetadas previamente através de ferramentas computacionais. A estrutura secundária de RK8 foi determinada na presença de água e condições que mimetizam as membranas biológicas por dicroísmo circular (CD). O peptídeo foi testado contra cepas de bactérias multirresistentes Gram-negativas e Gram-positivas. O efeito sinérgico de RK8 e ciprofloxacino foi avaliado contra Escherichia coli KPC+ e Acinetobacter baumannii multirresistente. A capacidade de erradicar biofilmes maduros multirresistentes de A. baumannii também foi avaliada. Ensaios de citotoxicidade in vitro e in vivo foram realizados. A estabilidade do RK8 contra peptidases foi investigada ‘em solução de soro fetal bovino a 25% e seu mecanismo de ação sobre a membrana microbiana avaliada através da a captação do intercalante de DNA Sytox green. Análises de CD mostraram que o RK8 assumiu uma estrutura não-ordenada em água e dodecil sulfato de sódio (SDS), sugerindo que mesmo sendo originalmente desenhado para assumir uma estrutura secundária do tipo alfa-hélice, devido ao seu tamanho reduzido, o peptídeo atua sobre membranas com uma estrutura estendida. O peptídeo apresentou uma concentração inibitória mínima (CIM) contra MRSA ATCC33591 e ATCC43300 de 8 e 16 µM, respectivamente. Para E. coli KPC+ e A. baumannii, RK8 apresentou uma CIM de 16 e 64 µM, respectivamente. A combinação de RK8 e o ciprofloxacino apresentou efeito sinérgico contra E. coli KPC+, reduzindo em 32 vezes e 8 vezes a concentração do antibiótico e do peptídeo, respectivamente, para exercer efeitos antimicrobianos. O RK8 foi capaz de erradicar 38% do biofilme maduro de A. baumannii, quando utilizado na CIM ou na metade dela, afetando a estrutura do biofilme e a viabilidade bacteriana. O RK8 não apresentou efeitos citotóxicos contra macrófagos murinos (até 64 µM) ou contra eritrócitos (até 100 µM) ou contra larvas de Galleria mellanella (até 960 µM). No ensaio de estabilidade contra peptidases, o RK8 se mostrou estável, mantendo cerca de 60% da molécula íntegra após 120 min de incubação. Neste mesmo tempo de ensaio, o reagente Sytox Green alcançou 100% de permeação de membrana de bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. Em resumo, RK8 representa uma estratégia promissora para o desenvolvimento de um novo agente antimicrobiano e antibiofilme contra bactérias multirresistentes. |
Abstract: | Antimicrobial peptides have different sites of action than conventional antibiotics. Recent research has been looking for peptides capable of controlling multidrug-resistant bacteria, without presenting side effects against healthy cells. In this work we describe the antimicrobial properties of RK8, an ultra-short peptide, which has 8 amino acid residues. The physicochemical characteristics of RK8 were previously projected through computational tools. The secondary structure of RK8 was determined in the presence of water and conditions that mimic biological membranes by circular dichroism (CD). The peptide was tested against Gram-negative and Gram-positive strains of multidrug-resistant bacteria. The synergistic effect of RK8 and ciprofloxacin was evaluated against E. coli KPC+ and multidrug-resistant A. baumannii. The ability to eradicate multidrug-resistant mature biofilms of A. baumannii was also evaluated. In vitro and in vivo cytotoxicity assays were performed. The stability of RK8 against peptidases was investigated in 25% fetal bovine serum solution and its mechanism of action on the microbial membrane was evaluated through the uptake of the DNA intercalator Sytox green. CD analyzes showed that RK8 assumed an unordered structure in water and SDS, suggesting that even though it was originally designed to assume an alpha-helix secondary structure, due to its reduced size, the peptide acts on membranes with an extended structure. . The peptide showed a minimal inhibitory concentration (MIC) against MRSA ATCC33591 and MRSA ATCC43300 of 8 and 16 µM, respectively. For E. coli KPC+ and A. baumannii, RK8 showed a MIC of 16 and 64 µM, respectively. The combination of RK8 and ciprofloxacin showed a synergistic effect against E. coli KPC+, reducing the concentration of the antibiotic and the peptide by 32-fold and 8-fold, respectively, to exert antimicrobial effects. RK8 was able to eradicate 38% of the mature biofilm of A. baumannii, when used in the MIC or half of it, affecting the biofilm structure and bacterial viability. RK8 showed no cytotoxic effects against murine macrophages (up to 64 µM) or against erythrocytes (up to 100 µM) or against Galleria mellanella larvae (up to 960 µM). In the stability assay against peptidases, RK8 was shown to be stable, maintaining about 60% of the intact molecule after 120 min of incubation. In this same assay time, the Sytox Green reagent achieved 100% membrane permeation of Gram-positive and Gram-negative bacteria. In summary, RK8 represents a promising strategy for the development of a new antimicrobial and antibiofilm agent against multidrug-resistant bacteria. |
Palavras-chave: | DESENHO DE UM NOVO PEPTÍDEO ANTIMICROBIANO ULTRACURTO GUIADO POR FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Restrito |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/4893 |
Data do documento: | 2022 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Bioquímica e Biologia Molecular - SBBq |
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