Dissertação/Tese ESTUDOS DO MODO DE INTERAÇÃO COM MEIOS BIOMIMÉTICOS DE PEPTÍDEOS BIOATIVOS - PPGQ

Os peptídeos bioativos, devido ao amplo espectro de atividade, tem resultado em um aumento significativo nos estudos dessas moléculas, como alternativas estratégicas para enfrentar problemas como a resistência aos antibióticos convencionais. O mecanismo de ação de peptídeos antimicrobianos em grande parte ocorre pela interação com a membrana do microrganismo, causando uma perturbação da organização da bicamada lipídica, podendo ocasionar a lise celular. Entretanto, os detalhes desta interação ainda não são totalmente conhecidos e, portanto, estudos da interação peptídeo-membrana com meios biomiméticos fazem-se necessários. O presente trabalho descreve a síntese e caracterização dos peptídeos antimicrobianos, D-fenilseptina (D-Phes), L-fenilseptina (L-Phes) e um potencial peptídeo bioativo desenhado a partir da sequência primária da proteína SmKI-1, denominado de peptídeo Schistocina-2, para estudos da interação peptídeo-membrana. Assim, foram empregadas como ferramentas principais de investigação a Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC), a Ressonância Magnética Nuclear (RMN), a Espectroscopia de Dicroísmo Circular (CD), o espalhamento de luz dinâmico (DLS) e medidas de Potencial Zeta. Todos os experimentos foram desenvolvidos em meios que mimetizam os ambientes de membranas, tais como micelas e vesículas fosfolipídicas. Para as fenilseptinas, foi observado que a diferença estereoquímica do segundo resíduo de fenilalanina (F-2) da região N-terminal altera a atividade frente a bactérias, sendo a D-Phes mais ativa contra as bactérias testadas. Segundo estudo por RMN, foi identificado que D-Phes possui um maior momento hidrofóbico, sugerindo que, por isso, poderia se inserir mais na superfície da membrana e interagir de maneira mais efetiva do que L-Phes. Esse dado pôde ser confirmado por estudos de ITC, DLS e Potencial Zeta que mostraram também a maior interação de D-Phes em relação ao seu epímero. Além disso, foi comprovado que este peptídeo também possui maior atividade antifúngica e também citotóxica, quando testado em células metastáticas de câncer de mama, com relação a L-Phes. A segunda parte deste trabalho apresenta os estudos realizados com um novo peptídeo, Schistocina-2, desenhado a partir de uma proteína, com o objetivo de obter um novo agente antimicrobiano. As análises de CD e RMN mostraram que esse peptídeo se estrutura em α-hélice quando em contato com meios miméticos de membrana. Além disso, estudos de ITC, DLS e Potencial Zeta mostraram que a interação de Schistocina-2 é efetiva, perturbando a membrana fosfolipídica e alterando a carga superficial da mesma. Portanto, é apresentado um peptídeo inédito com potencial biotecnológico.

Bioactive peptides, due to the broad spectrum of activity, have resulted in a significant increase in the studies of these molecules as strategic alternatives to tackle problems such as resistance to conventional antibiotics. The mechanism of action of antimicrobial peptides largely occurs through interaction with the membrane of the microorganism, causing a disturbance of the organization of the lipid bilayer, which can lead to cell lysis. However, the details of this interaction are not yet fully understood and, therefore, membrane-peptide interaction studies with biomimetic media are necessary. The present work describes the synthesis and characterization of antimicrobial peptides, D-phenylseptin (D-Phes), L-phenylseptin (L-Phes) and a potential bioactive peptide designed from the primary sequence of the SmKI-1 protein, known as the Schistocine peptide -2, for studies of membrane-peptide interaction. Thus, we used as main research tools Isothermal Titration Calorimetry (ITC), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Circular Dichroism Spectroscopy (CD), Dynamic Light Scattering (DLS) and Zeta Potential Measurements. All experiments were developed in media that mimic membrane environments, such as micelles and phospholipid vesicles. For the phenylseptin, it was observed that the stereochemical difference of the second phenylalanine residue (F-2) of the N-terminal region changes the activity against bacteria, being D-Phes more active against the bacteria tested. According to the study by NMR, it was identified that D-Phes has a higher hydrophobic moment, suggesting that, therefore, it could be inserted more on the surface of the membrane and interact more effectively than L-Phes. This data could be confirmed by studies of ITC, DLS and Potential Zeta that also showed the greater interaction of D-Phes with respect to its epimer. In addition, it has been proven that this peptide also has higher antifungal and also cytotoxic activity, when tested in metastatic breast cancer cells, in relation to L-Phes. The second part of this work presents the studies carried out with a new peptide, Schistocin-2, designed from a protein, with the aim of obtaining a new antimicrobial agent. CD and NMR analyzes showed that this peptide is α-helix-structured when in contact with membrane mimetic media. In addition, studies of ITC, DLS and Potential Zeta showed that the interaction of Schistocin-2 is effective, disturbing the phospholipid membrane and altering the surface charge of the same. Therefore, an unpublished peptide with biotechnological potential is presented.