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https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/7152
Tipo: | Tese |
Título: | Desenvolvimento de um novo peptídeo com atividade antimicrobiana (bactérias e leveduras) e antiproliferativa em células neoplásicas: análises in silico, in vitro e in vivo |
Autor(es): | LUÍS HENRIQUE DE OLIVEIRA ALMEIDA |
Primeiro orientador: | Maria Ligia Rodrigues Macedo |
Resumo: | A resistência antimicrobiana (RAM) adquirida por microrganismos, seja naturalmente ou devido ao uso indiscriminado de antimicrobianos, e a resistência a múltiplas drogas (RMD) adquirida pelos microrganismos e também por células cancerígenas, tornou-se um grave problema de saúde pública em todo o mundo. Os microrganismos, além serem capazes de sobrepujar os efeitos dos antimicrobianos, ainda apresentam como forma de resistência a formação de biofilmes, o que dificulta ainda mais o tratamento de infecções microbianas. Dessa forma destaca-se a importância da descoberta e/ou desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos e anticancerígenos. Dentre as classes de biomoléculas, os peptídeos têm se destacado devido ao seu amplo espectro de atividades biológicas. Tendo em vista isso, neste estudo foi desenvolvido um novo peptídeo antimicrobiano (PAM), a partir de um peptídeo encriptado na sequência do inibidor de tripsina de sementes de Inga laurina (ILTI). Para obtenção do PAM, a sequência de ILTI foi fragmentada in silico, obtendo-se 169 fragmentos, e o fragmento que apresentou maior potencial antimicrobiano foi escolhido para estudo. Alterações de posicionamento de resíduos de aminoácidos e troca de resíduos de aminoácidos, da sequência selecionada, foram realizadas, obtendo assim um PAM com 19 resíduos de aminoácidos denominado KWI-19. As avaliações in silico das características físico-químicas da sequência peptídica obtida mostraram parâmetros desejáveis para um PAM. Feito isso, foram realizadas a modelagem por homologia, a validação do modelo de menor energia (mais estável) e posteriormente a síntese do peptídeo pela metodologia em fase sólida (SPFS), seguida de sua purificação por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e determinação da sua massa por espectrometria de massas pela técnica matrix assisted laser dessorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF). A avaliação da citotoxicidade do peptídeo in vitro e in vivo foi realizada e verificou-se que o peptídeo apresentou uma concentração hemolítica em 50% dos eritrócitos na concentração de 6,54 μmol L-1. Com relação ao ensaio de toxicidade aguda in vivo em larvas de Galleria mellonella, não foi observado nenhum efeito tóxico. Os ensaios in vitro foram realizados com bactérias Gram-positivas e negativas, e com leveduras pertencentes ao gênero Candida. KWI-19 inibiu o crescimento bacteriano com as concentrações inibitórias e bactericidas mínimas (CIM e CBM) variando entre 1,25 a 10 μmol L-1. Das espécies de leveduras testadas, KWI-19 inibiu o crescimento concentração inibitórias e fungicidas mínimas (CIM e CFM) variando entre 2,5 a 20 μmol L-1. Devido os resultados obtidos, foram escolhidas as espéccies de Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus saprophyticus e C. tropicalis para aprofundamento dos estudos. Para essas espécies, realizamos os ensaios de cinética de morte, onde verificou-se que KWI-19 inibe o crescimento bacteriano e fúngico, na CBM e CFM, a partir de 30 min para S. saprophyticus, em 120 minutos para P. aeruginosa e em 60 min para C. tropicalis. Ensaios de determinação do modo de ação do peptídeo foram realizados, e no ensaio de liberação de ácidos nucleicos, em bactérias, observou-se que há uma maior quantidade de DNA e RNA presente no meio extracelular, quando as cepas foram tratadas com KWI-19. Já no ensaio de captação do cristal violeta, não foi possível observar diferença estatística entre as bactérias tratadas e não tratadas com KWI-19. Para investigar o modo de ação de KWI-19 em leveduras, foram realizados ensaios utilizando a sonda SYTOXTM Green e outro utilizando ergosterol e sorbitol. Nesses ensaios pode-se verificar que KWI-19 atua sobre a membrana plasmática de leveduras. Os efeitos do KWI-19 na inibição da formação do biofilme e na erradicação do biofilme maduro das cepas selecionadas também foram avaliados e a viabilidade do biofilme foi quantificada com o número total de unidades formadoras de colônia (UFC) viáveis, onde KWI-19 inibiu e erradicou parte do biofilme de todas as cepas de estudo. Ensaios de viabilidade celular com a linhagem B16F10-Nex2, de melanoma murino, foram realizados e o peptídeo mostrou uma IC50 de 22,1 μmol L-1, onde foi verificado, por citometria de fluxo, que o principal processo de morte celular ativado por KWI-19 é necrose. Palavras-chave: peptídeo encriptado, antibacteriano, antifúngico, antibiofilme, anticâncer. |
Abstract: | Antimicrobial resistance (AMR) acquired by microorganisms, whether naturally or due to the indiscriminate use of antimicrobials, and multidrug resistance (MRD) acquired by microorganisms and also by cancer cells, has become a serious public health problem throughout the world. world. Microorganisms, in addition to being able to overcome the effects of antimicrobials, also present biofilm formation as a form of resistance, which makes the treatment of microbial infections even more difficult. This highlights the importance of discovering and/or developing new antimicrobial and anticancer agents. Among the classes of biomolecules, peptides have stood out due to their broad spectrum of biological activities. With this in mind, in this study a new antimicrobial peptide (AMP) was developed, based on a peptide encrypted in the sequence of Inga laurina seed trypsin inhibitor (ILTI). To obtain the AMP, the ILTI sequence was fragmented in silico, obtaining 169 fragments, and the fragment that presented the greatest antimicrobial potential was chosen for study. Changes in the positioning of amino acid residues and exchange of amino acid residues in the selected sequence were carried out, thus obtaining a AMP with 19 amino acid residues called KWI-19. In silico evaluations of the physicochemical characteristics of the peptide sequence obtained showed desirable parameters for a AMP. Once this was done, homology modeling was carried out, the validation of the lower energy model (more stable) and subsequently the synthesis of the peptide using solid phase methodology (SPSP), followed by its purification by high performance liquid chromatography (HPLC) and determination of its mass by mass spectrometry using the technique matrix assisted laser desorption/ionization time-of-flight (MALDI-TOF). The evaluation of the cytotoxicity of the peptide in vitro and in vivo was carried out and it was found that the peptide presented a hemolytic concentration in 50% of erythrocytes at a concentration of 6.54 μmol L-1. Regarding the in vivo acute toxicity test on Galleria mellonella larvae, no toxic effects were observed. In vitro tests were carried out with Gram-positive and negative bacteria, and with yeasts belonging to the Candida genus. KWI-19 inhibited bacterial growth with minimum inhibitory and bactericidal concentrations (MIC and MBC) ranging from 1.25 to 10 μmol L-1. Of the yeast species tested, KWI-19 inhibited growth at minimum inhibitory and fungicidal concentrations (MIC and CFM) ranging from 2.5 to 20 μmol L-1. Due to the results obtained, the species of Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus saprophyticus and C. tropicalis were chosen for further studies. For these species, we carried out death kinetic assays, where it was found that KWI-19 inhibits bacterial and fungal growth, in MBC and MFC, from 30 min for S. saprophyticus, in 120 minutes for P. aeruginosa and in 60 min for C. tropicalis. Assays to determine the peptide's mode of action were carried out, and in the nucleic acid release assay, in bacteria, it was observed that there is a greater amount of DNA and RNA present in the extracellular environment, when the strains were treated with KWI-19 . In the crystal violet uptake assay, it was not possible to observe a statistical difference between bacteria treated and not treated with KWI-19. To investigate the mode of action of KWI-19 in yeast, assays were carried out using the SYTOXTM Green probe and another using ergosterol and sorbitol. In these assays it can be seen that KWI-19 acts on the yeast plasma membrane. The effects of KWI-19 on inhibiting biofilm formation and eradicating mature biofilm from selected strains were also evaluated and biofilm viability was quantified with the total number of viable colony forming units (CFU), where KWI-19 inhibited and eradicated part of the biofilm from all study strains. Cell viability assays with the murine melanoma line B16F10-Nex2 were performed and the peptide showed an IC50 of 22.1 μmol L-1, where it was verified, by flow cytometry, that the main cell death process activated by KWI-19 is necrosis. Keywords: encrypted peptide, antibacterial, antifungal, antibiofilm, anticancer. |
Palavras-chave: | 1 2 3 |
País: | Brasil |
Editor: | Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul |
Sigla da Instituição: | UFMS |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/7152 |
Data do documento: | 2023 |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-graduação em Bioquímica e Biologia Molecular - SBBq |
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