O efeito da composição lipídica da membrana no estudo do mecanismo de ação do peptídeo antimicrobiano esculentina 1b (1-18)

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Data
2019-09-26
Autores
Silva, Isabela Moreira [UNIFESP]
Orientadores
Perez, Katia Regina [UNIFESP]
Tipo
Tese de doutorado
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Resumo
The antimicrobial peptides are part of innate immune system of several organisms. They are characterized by the presence of cationic and hydrophobic amino acids that assists in the interaction with plasma membranes. Esculentin 1b (1-18) is an antimicrobial peptide containing 46 amino acids, whose region composed of the first 18 amino acids residues presents bactericidal activity as the whole peptide, without hemolytic activity. The mode of action of antimicrobial peptide Esc 1b (1-18) was studied using mimetic membranes composed of zwitterionic and anionic phospholipids in different physical states. Measurements of carboxyfluorescein leakage, isothermal titration calorimetry and interaction measures using Lagmuir monolayers were made to verify the effect of the peptide on model membranes. To observe the influence of Esc 1b (1-18) in the bilayer, measurements of differential scanning calorimetry and electron paramagnetic resonance were made, and the effect of aggregation caused by the peptide in the membranes was verified using measures of static and dynamic light scattering and Zeta potential. Measurements of circular dichroism and polarization modulation infrared reflection-absorption spectroscopy were made to determine the secondary structure of Esc 1b (1-18) in the presence of vesicles and monolayers, respectively. In general, the results of carboxyfluorescein leakage, isothermal titration calorimetry and maximum insertion pressure show that the peptide interacts mainly with negatively charged and fluid state membranes. Furthermore, it was observed that Esc 1b (1-18) causes a larger influence in the phase transition on DPPG membranes and the peptide inserts deeply on negatively charged membranes. Lastly, it was observed that the peptide presents α-helical secondary structure in the presence of charged membranes. Therefore, the antimicrobial peptide Esculentin 1b (1-18) interacts selectively with negatively charged membranes.
Os peptídeos antimicrobianos são compostos que fazem parte da imunidade inata de diferentes organismos. Eles apresentam como característica a presença de aminoácidos catiônicos e hidrofóbicos que auxiliam na interação com a membrana plasmática das células. Esculentina 1b é um peptídeo antimicrobiano que apresenta 46 resíduos de aminoácidos, cuja região composta pelos primeiros 18 resíduos apresenta atividade bactericida semelhante ao peptídeo completo, sem apresentar atividade hemolítica. O modo de ação do peptídeo antimicrobiano Esc 1b (1-18) foi estudado usando membranas miméticas compostas por fosfolipídeos zwiteriônios e aniônicos em diferentes estados de fluidez. Para verificar a interação do peptídeo com modelos de membranas foram feitas medidas de cinética de vazamento de carboxifluoresceína e calorimetria de titulação isotérmica em LUVs, e cinética de interação em monocamadas de Langmuir. Para observar a influência de Esc 1b (1-18) na bicamada foram utilizadas medidas de calorimetria diferencial de varredura e ressonância paramagnética eletrônica, e o efeito de agregação causado pelo peptídeo nas membranas foi verificado através dos estudos de espalhamentos de luz estático e dinâmico e potencial Zeta. Para determinar a estrutura secundária de Esc 1b (1-18) na presença de vesículas e monocamadas foram realizadas medidas de dicroísmo circular e espectroscopia de reflexão e absorção do infravermelho com modulação da polarização, respectivamente. De maneira geral os resultados de vazamento de carboxifluoresceína. calorimetria de titulação isotérmica e interação em monocamadas mostraram que o peptídeo interage preferencialmente com membranas negativamente carregadas no estado de maior fluidez. Além disso, foi observado que Esc 1b (1- 18) causa maior interferência na transição de fase nas membranas de DPPG e que o peptídeo é capaz de se inserir profundamente apenas em membranas negativamente carregadas. Por fim, foi observado que o peptídeo se estrutura em α-hélice apenas na presença de membranas carregadas. Portanto, o peptídeo antimicrobiano Esc 1b (1-18) apresenta alta seletividade por membranas negativamente carregadas.
Descrição
Citação
SILVA, Isabela Moreira. O efeito da composição lipídica da membrana no estudo do mecanismo de ação do peptídeo antimicrobiano Esculentina 1b (1-18). 2019. 119f. Tese (Doutorado em Biologia Molecular) – Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo. São Paulo, 2019.