Interação Entre Peptídeos Com Propriedades Antibacterianas E Membranas Lipídicas:Investigação Por Modelagem Computacional
Data
2017-02-24
Autores
Outi, Felipe De Oliveira 
Orientadores
Fileti, Eudes Eterno
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
The antibacterial activity of amphiphilic peptides of the AnK type has been studied, which the letter n represents the alanine residue sequence. Such studies have shown that increasing the length of the polyalanine tail is related to the increase in the bactericidal power of the peptide, that is, A3K showing quite weak bactericidal activity whereas A9K shows the highest activity. In this work we propose the computational investigation of the interaction of AnK peptides (with n = 3, 6, and 9) in contact with two different types of lipid, DPPC and DPPG, representing mammals and bacterial membranes, respectively. The hypothesis to be investigated here is that the polyalanine tail length is directly proportional to the bactericidal power of the peptides. To access relevant information on the interaction between peptide and membrane, molecular dynamics simulations and techniques to calculate the potential of mean force were used to evaluate the energetic, dynamic, structural and thermodynamic properties. Our results elucidate, at the molecular level, the important details of the interaction between the peptides and the biological membrane, and provide a quantitative description of the energy and thermodynamics of the systems investigated. This description discards the hypothesis that the size of the polyalanine tail of the peptide is directly responsible for cell death. In addition, we observed that the simplified infinite dilution model, where a single peptide interacts with the biological membrane, was not sufficient to describe the membrane rupture process, and considerations involving peptide concentration, peptide nanostructures morphology, pH of the solutions, among other physical-chemical factors, should be taken into account.
A atividade antibacteriana de peptídeos anfifílicos do tipo AnK tem sido estudada, o qual a letra n representa a sequência de resíduos apolares de alanina. Tais estudos revelaram que o aumento do comprimento da cauda de polialanina está relacionado com o aumento do poder bactericida do peptídeo, ou seja, A3K com baixo poder antibaceriano e A9K com alto poder. Neste trabalho é proposta a investigação computacional da interação dos peptídeos AnK (com n = 3, 6, e 9) em contato com dois tipos de membranas lipídicas, DPPC e DPPG, nos quais mimetizam membranas de mamíferos e bactérias, respectivamente. A hipótese a ser investigada aqui é a de que o comprimento da cauda de polialanina seja diretamente proporcional ao poder bactericida dos peptídeos. Para acessar informações relevantes sobre a interação entre peptídeo e membrana, simulações de dinâmica molecular e técnicas para cálculos de potencial de força média foram usadas para avaliar as propriedades energéticas, dinâmicas, estruturais e termodinâmicas. Nossos resultados elucidam, em nível molecular, os importantes detalhes da interação entre os peptídeos e a membrana biológica, e fornece uma descrição quantitativa da energética e termodinâmica dos sistemas investigados. Esta descrição descarta a hipótese de que o tamanho da cauda de polialanina do peptídeo seja diretamente responsável pela morte celular. Além disso, observamos que o modelo simplificado de diluição infinita, onde um único peptídeo interage com a membrana biológica, não se mostrou suficiente para descrever o processo de ruptura da membrana, e considerações que envolvam a concentração dos peptídeos, morfologia das nanoestruturas peptídicas, pH das soluções, entre outros fatores físico-químicos, devam ter ser levados em conta.
A atividade antibacteriana de peptídeos anfifílicos do tipo AnK tem sido estudada, o qual a letra n representa a sequência de resíduos apolares de alanina. Tais estudos revelaram que o aumento do comprimento da cauda de polialanina está relacionado com o aumento do poder bactericida do peptídeo, ou seja, A3K com baixo poder antibaceriano e A9K com alto poder. Neste trabalho é proposta a investigação computacional da interação dos peptídeos AnK (com n = 3, 6, e 9) em contato com dois tipos de membranas lipídicas, DPPC e DPPG, nos quais mimetizam membranas de mamíferos e bactérias, respectivamente. A hipótese a ser investigada aqui é a de que o comprimento da cauda de polialanina seja diretamente proporcional ao poder bactericida dos peptídeos. Para acessar informações relevantes sobre a interação entre peptídeo e membrana, simulações de dinâmica molecular e técnicas para cálculos de potencial de força média foram usadas para avaliar as propriedades energéticas, dinâmicas, estruturais e termodinâmicas. Nossos resultados elucidam, em nível molecular, os importantes detalhes da interação entre os peptídeos e a membrana biológica, e fornece uma descrição quantitativa da energética e termodinâmica dos sistemas investigados. Esta descrição descarta a hipótese de que o tamanho da cauda de polialanina do peptídeo seja diretamente responsável pela morte celular. Além disso, observamos que o modelo simplificado de diluição infinita, onde um único peptídeo interage com a membrana biológica, não se mostrou suficiente para descrever o processo de ruptura da membrana, e considerações que envolvam a concentração dos peptídeos, morfologia das nanoestruturas peptídicas, pH das soluções, entre outros fatores físico-químicos, devam ter ser levados em conta.